運動訓練強度智能分配控制器的設計與實現

牟炳楠

摘 要： 針對傳統運動訓練強度控制不準確，耗時長、效率低的問題，提出基于信號甄別計算的運動訓練強度智能分配控制器的設計。引入智能控制模塊，依托智能觸點以及無線傳輸技術，將信號發送到智能模塊終端，設置通信適配器調解信號數據，實現多層次信號計算，引入信號甄別計算方法，完成運動訓練強度智能分配控制。仿真實驗結果表明，采用改進運動強度控制器，相比傳統運動訓練強度控制器，其控制精度及效率有所提高，耗時得以降低，具有一定的優勢。

關鍵詞： 運動訓練; 智能控制; 信號甄別計算; 無線傳輸; 通信調解; 通信適配器

中圖分類號： TN876?34; TN913 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）08?0034?03

Abstract： In allusion to the inaccurate intensity control ， long time consuming and low efficiency problems of the traditional sports training intensity distribution controller， the design of sports training intensity intelligent distribution controller based on signal discrimination calculation is proposed. Signals are sent to the smart module terminal by introducing the intelligent control module and relying on the smart contact points and wireless transmission technology. The signal data is demodulated by setting the communication adaptor to realize the multi?level signal calculation. The signal discrimination calculation method is introduced to achieve intelligent distribution control of sports training intensity. The simulation experiment results show that in comparison with the traditional sports training intensity controller， the improved sports training intensity controller has higher control accuracy and efficiency with lower time consumption， which has a certain advantage.

Keywords： sports training; intelligent control; signal discrimination calculation; wireless transmission; communication demodulation; communication adaptor

隨著科學技術的不斷發展，利用高科技提升運動員訓練水平，已經成為運動訓練的主流，因此運動訓練強度分配器得到廣泛應用。傳統運動訓練強度分配控制器可完成運動強度的分配[1?2]。但其存在設置參數繁瑣、分辨效率不高、節點數據不清的問題[3?4]，基于以上問題，提出運動訓練強度智能分配控制器的設計。運動智能分配控制器，利用智能觸點裝置，粘貼在運動員身體上，通過感應芯片對運動員位置、運動強度等關鍵信息進行獲取，通過無線傳輸發送到智能模塊終端，通過智能控制模塊的多級計算，實現多點的關鍵數據控制。利用智能集成技術以及集成控制模塊，完成數據連接以及計算機三維顯示，最終實現運動智能分配控制器的設計。運動訓練強度智能分配控制器為運動員提供科學的訓練數據，從而提升運動員的成績。通過仿真實驗，分析實驗結果表明，所設計的運動智能分配控制器解決了傳統分配器的不足，實現個人與計算機的數據連接，操作更加簡單，分配控制結果更加精確。

1 智能分配器的設計

1.1 智能觸點與智能模塊的建立

智能觸點是粘貼在訓練運動員身上的數據采集器。其首先要保證質量輕薄，傳輸準確，不能妨礙運動員正常訓練。設計的智能觸點主要由體感芯片、傳輸芯片、粘結層三部分組成。

體感芯片能夠確定訓練運動員的空間位置、三維坐標，以及身體的發力狀態和強度狀態。傳輸芯片能夠連接智能模塊，將體感芯片的數據通過無線傳輸技術，發送到智能模塊上，通過智能模塊與計算機的連接實現分配控制器的設計。其智能觸點示意圖如圖1所示。

智能模塊主要包括：關鍵節點計算、位置信息計算、運動員行為計算等多層計算機制[5]。其智能模塊框架圖如圖2所示。

通過無線傳輸方式，將數據信號發送給智能模塊，智能模塊通過數據處理，顯示在個人計算機上，其中智能模塊節點計算，采用極限方差求和形式計算[6]，其計算如下：

1.2 連接傳輸機制的構建

運動員訓練粘貼智能觸點，通過連接機制與智能模塊相連接，實現無線傳輸。智能觸點的無線傳輸采用SEP協議[8]。通過單源信號放大裝置，對傳輸信號進行調解、放大，利用濾波系統消除傳輸過程中產生的雜波。其中SEP傳輸協議的產生如圖3所示[9]。

通過固定數據連接通道，完成高頻辨別信號接收。運動員與設備較遠距離時，也能夠快速準確傳輸，清楚地顯示在個人電腦上。為了快速實現解調，需要對配置參數進行設置[10]。智能模塊調解機制，可識別傳輸分辨效率，若分辨效率驟然降低，智能模塊調解可調用相關組件，進行擴容計算，但對個人便攜計算機要求較高，對運行內容以及CPU的配置有所降低，理論計算速度會在一定范圍內產生波動。

2 運動訓練強度智能分配控制器的實現

基于智能觸點與智能模塊的建立，依托于無線傳輸技術與連接機制，實現運動訓練強度智能分配控制器的設計。其智能分配控制器示意圖如圖4所示。

運動員的訓練情況通過身上粘著的智能觸點獲取，智能觸點基于SEP協議，在固定通道中，進行數據的無線傳輸，并能夠保證數據的完整性和清晰度。通過智能模塊的集成與個人便攜計算機com口連接。實現對運動員的訓練數據的采集，通過智能模塊計算對動作數據進行綜合分析。

3 仿真實驗與測試

3.1 實驗目的與參數設置

為了驗證本文設計的運動訓練強度智能分配控制器節點控制能力、分辨效率能力與實際運行情況，分別進行控制器節點實驗、控制器分辨效率實驗、實踐運行實驗。實驗總體分為兩個大部分：第一部分仿真測試，通過控制器節點與控制器分辨效率的實驗，驗證智能運動控制器的運行能力;第二部分通過實踐運行實驗，驗證智能運動控制器的運行效果。其中對個人便攜電腦配置要求，系統運行環境Windows 7/Windows XP， 8 GHz 64?bit 雙核處理器，8 GB系統內存，1 TB固態硬盤分區，I Game GTX1070顯卡8 GB顯存，DVD?R/W 光驅。

3.2 控制器分辨效率實驗

分辨效率實驗（Resolution Efficiency Experiment，REE）是驗證運動分配控制器的分辨精度與效率的實驗，分辨效率的快慢，影響著控制器的運行能力。其分辨效率用REE表示。REE量化數值低于60%代表數據控制器分辨精度不高，運行緩慢。其控制器分辨效率REE曲線如圖5所示。

根據控制器分辨效率REE曲線得出，智能運動分配控制器在數據量為3.0萬條時其REE值為62.7%，監測到與上一點REE下降，采用智能模塊調解機制，實現在下一監測點其REE值為76.2%。在智能模塊調解機制的情況下保證智能運動分配控制器的高精度、高效率運行。傳統運動分配控制器，無智能調解機制，隨實驗數據量的增多，呈總體下降趨勢，當數據量超過4.0萬條時，控制器運行緩慢，分辨能力較低。

通過控制器分辨效率實驗，得出智能運動分配控制器，通過智能模塊調解機制重新分配運行資源，使控制器達到高效、高精確度運行，解決其傳統運動分配控制器的不足。

4 結 語

通過智能觸點與智能模塊的建立，完成模塊調解機制，計算機的互聯實現智能運動分配控制器的設計。通過控制器節點實驗、控制器分辨效率實驗以及對運動員的成績分析，得出設計的智能運動分配控制器，具有高分辨效率，并且具有精確節點控制能力。

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