《运动员训练质量监测与诊断系统》方案

《运动员训练质量监测与诊断系统》开发方案

一、系统说明

《空军学员训练质量监测与诊断系统》是一款面向空军学员军事训练与考核的应用软件系统。

系统首先利用感应技术、热成像技术等，来采集学员在训练过程中的人体参数、运动参数等，然后通过蓝牙把采集数据传送到手机，又通过移动通信技术传送到云端（即服务器）。

采集的数据可以在手机上查询、呈现，呈现形式有人体热图、肢体节点图、视频回放、动态图、静态图、数据统计表、柱状图、饼状图等。

采集的数据通过一定算法（模型）处理，可以诊断出学员的训练错误，如动作姿势不正确、动作频率快或慢、动作幅度大或小、人体有缺陷或损伤、能量在训练过程分配不当、呼吸不正确、运动轨迹不科学等等，并提供改进方法与方案。

二、系统组成

《空军学员训练质量监测与诊断系统》由监测端、手机APP端、云服务器端（云端）组成。

1、监测端：负责采集学员在训练过程中的人体参数、运动参数、环境参数等，如智能鞋垫、智能手环、心脏监测器、血液监测器、体温监测器等穿戴安放在人体身体上的监测器，还有热成像仪、摄像机、风速仪、温度计、气压计等。

监测端监测的参数如：运动轨迹、动作轨迹、姿势、距离、时速、配速、步频、步幅、步频、卡路里消耗、体重、血糖、血粘、血压、血氧、肌酸、肌脂比、排汗量、汗液成分、心率、肺活量、呼吸频率、食物摄入、体表热湿度、

睡眠深度、脚底压力分布、环境温度、风速、坡度、空气含氧量等。这些参数有些是直接测量出来的，有些是通过其它参数计算得来的。

2、手机端（APP）：负责接收和存储监测端发来的采集数据，并发送给云服务器（云端）；同时能够以我种呈现形式，向教官、学员提供查询、统计、回放、诊断结果、改进方法等应用。

3、云端（服务器）：云端的功能主要有三个：

（1）存储数据：将手机发来的训练数据存储起来，供诊断、统计、决策等之使用。

（2）诊断：教官、学员通过手机APP提交诊断要求，通过一定的算法（模型）对采集数据进行处理，诊断出学员在训练过程中的各种不当、缺陷，并做出改进方案；诊断结果、改进方案发送到手机端（APP），供教官、学员阅看参考。

（3）决策：训练基地领导、参谋部门，可能通过历史数据、历史诊断等，发现训练方法、训练基地环境、训练日程等方面的缺点，挖掘学员训练潜力，改进训练方案，创造训练技术等。

三、APP功能模块

APP功能模块主要有三类：训练管理类、训练监测与诊断类、社交交流类。

1、训练管理类模块：

（1）训练方案：训练的宗旨、技术目标、训练项目与时间计划、管理制度、人员安排（管理、教练、医疗、后勤保障等）、场地与器械安排、营养计划等。

（2）训练管理：手机签到、训练评价、个人训练完成程度、总体伤损登记等。

（3）训练总结：阶段性总结、总结、建议等。

2、训练监测与诊断类模块：

（1）俯卧撑训练模块

（2）仰卧起坐训练模块

（3）百米跑训练模块

（4）五公里越野跑训练模块

（5）引体向上训练模块

（6）深蹲训练模块

（7）翻越训练模块

（8）离心机训练模块

（9）跳伞台训练模块……等等。（这些训练项目具体再定！）

每个训练模块都有监测方案、监测启停、监测情况、监测诊断与改进等。

●监测方案：提示本项目训练，需要使用什么监测器具、如何穿戴安放这些监测器具。●监测启停：启动监测数据采集过程和停止监测数据采集过程。●监测情况：通过手机了解训练情况，训练情况通过人体热图、肢体节点图、视频回放、动态图、静态图、数据统计表、柱状图、饼状图等形式呈现。

3、社交交流类模块：

（1）社交模块：面向朋友圈。

（2）交流模块：面向内部教官、学员，交流训练心得、技术、要领等。

（3）专家模块：训练专家咨询、人工诊断、专家建议等

四、建设与开发内容

1、设计与制造监测端

如：智能鞋垫、智能手环、心脏监测器、血液监测器、体温监测器的设计，

与向工厂定制。

2、开发手机APP、云端系统

（1）开发具备上述三类模块的手机APP。

（2）开发具备诊断、提出改进方案的云端程序。

3、搭建云端

（1）购买服务器，并安装系统。

（2）购买云端接入互联网的专线。

（1）（2）也可用购买云空间替代。

支持小米手环、小米体重秤

可查看小米手环、体重秤为你记录的每天运动、睡眠、卡路里消耗、体重信息。

支持李宁智能跑鞋

可查看跑步步频数据及前脚掌着地数据，帮助改善跑步习惯。

智能闹钟

为小米手环设置智能闹钟，通过手环震动提醒你起床，不再打扰身边的人。

来电提醒

为小米手环设置来电提醒，来电时手环自动震动，手机在包里也不会错过来电。

屏幕解锁

当小米手环靠近手机时，按下手机电源键即可瞬间解锁手机屏幕，不再需要输入密码（需要安卓5.0系统手机或安卓4.4系统小米手机）。

记录跑步轨迹

实时监测轨迹、距离、时速、配速、步频、卡路里消耗。低于设置的配速，小米手环可振动提醒。语音助手还可提醒你跑步的进度。

PK运动排名

接入微信、绑定手机qq后即可与好友PK每日的运动排名。

支持「健康」应用

可以将运动、睡眠、热量消耗、体重数据同步到「健康」应用，让你更全面的了解健康状况。

专业服务

小米运动与专业的第三方机构合力为用户带来更专业的服务。

实验室

更多好玩的功能会这里，目前已有:跳绳、仰卧起坐，更多酷炫功能工程师正在努力开发中。

针对体育运动的自动分类和运动员隐私问题, 提出一种基于热成像数据与Fisher线性判别(FLD) 的分类方法.首先, 通过热成像相机获取10min的运动视频片段.然后, 对于每一帧, 通过单应性矩阵将其转换为三维世界坐标系, 并通过像素占比来检测运动员的位置, 标记为一个热点.接着, 将所有帧中的运动员热点进行累积, 形成运动热图.最后, 利用主成分分析对热图进行降维, 利用Fisher线性判别对热图进行分类.实验结果表明, 对于预设的5种运动类型, 该方案具有较高的正确分类率.

采用远红外热成像技术监测运动效果,无损实时考察人体局部温度与运动量之间的关系。方法:设计定量负荷和最大负荷上肢负重力量训练实验,双手持重物同时向前上方举起直至与视线平行,每10次动作为1组,每组实验后采集被试正背面上半身及