计算机辅助运动训练系统研究

　　计算机数据库技术、信息管理技术的发展带动了体育科学化的步伐，各种体育领域专用计算机辅助训练系统应运而生。计算机辅助训练就是在运动训练过程中，利用计算机的贮存、运算、逻辑等能力，结合相应的软硬件设施，辅助训练者分析、预测、跟踪、决策，以及实现人机、人人信息交流等工作的训练模式。根据天津市哲学社会科学研究项目“奥林匹克运动项目分类及其项目群特征”的研究，奥林匹克运动项目按照竞技性质可分为直接竞技类和间接竞技类，直接竞技类项目按照竞技特征又可分为格斗竞技类、隔网竞技类，接触竞技类和非接触竞技类四个亚类，其中格斗竞技类体育项目包括跆拳道、柔道、击剑、摔跤和拳击。本文就以跆拳道为例，通过对跆拳道计算机辅助训练系统的研究，为我国计算机辅助运动训练系统的研究提供参考。
　　
　　相关计算机辅助训练系统分析
　　
　　由于目前对跆拳道计算机辅助训练系统的研究较少，而跆拳道与其他四种格斗竞技类体育项目即柔道、击剑、摔跤和拳击有相似之处，它们的计算机辅助训练系统也有值得相互借鉴的地方。因此，本文在这部分中没有将研究视角仅仅局限于跆拳道计算机辅助训练系统，而是对现有的各种格斗竞技类体育项目计算机辅助训练系统进行分析。系统的功能和关键技术是计算机软件系统的灵魂。因此本文的研究主要集中在对这两个层面的讨论上。
　　
　　1，对现有系统在功能层面上做的分析
　　(1)训练过程管理。训练过程管理是计算机辅助训练系统最基础和最重要的功能，主要包括教练员和运动员的基本信息管理、运动员的训练过程记录、运动员生理生化数据存储、运动员参赛成绩管理等。在当今信息技术领域中常用的“用户界面一业务逻辑层一数据库层”多层设计结构中，信息管理功能一般是以数据库为基础。现有的格斗竞技类项目计算机辅助训练系统相关的数据库技术非常成熟。
　　(2)决策支持。具有决策支持功能的系统是辅助决策者综合利用大量数据、有机组合众多模型，通过人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机应用系统。具有决策支持功能的系统能够为教练提供强有力的决策支持，教练通过系统提供的运动员基本数据，借助系统存储的预测评价模型及决策方法，决策运动员的选材、训练负荷，训练计划等。纵观现有的具有决策支持功能的系统，笔者发现，这些系统普遍存在着评价模型单一、模块可移植性差的缺点。搜集大量科学的评价预测模型，建立模型库，为决策支持提供依据，并增强系统模块的可移植性，这些都是今后开发类似系统时应该达到的目标。
　　(3)仿真模拟。目前相关的计算机辅助训练系统主要是仿真环境软件。这种系统通常依托于复杂的虚拟现实技术，模拟出近乎真实的训练场景。仿真模拟功能能够极大地提高运动员的学习兴趣和效率，提高仿真模拟环境的精确度是今后的系统开发中最值得关注的问题。
　　(4)视频处理。视频处理功能已经成为计算机辅助训练系统设计开发者关注的热点。利用视频捕获技术获取珍贵的大赛视频资料，在系统中对视频进行检索、剪辑、分析，从而分析对手技战术，做到知己知彼。通过系统对已有的视频资料进行有效地分析，从而得到最多、最有用的信息是具有视频处理功能的系统开发的关键点。
　　
　　2，对现有系统在技术层面上做的分析
　　(1)训练过程管理的关键技术——数据库技术。计算机辅助训练系统要实现训练过程的管理，就要收集各种数据信息，这些数据通常存储在数据库中，数据库能够帮助系统实现数据查询、存储、修改、删除等数据维护功能。通过对数据库提供的数据进行分析，可以对运动员的生理生化情况进行控制，对运训练结果进行评价、预测等。在具有决策支持功能的系统中，数据库还起着为决策问题提供所要计算的模型的作用。常用的数据库管理工具有Microsoft Visual FoxPro、Microsoft SQL Server、Microsoft Office Access等。
　　(2)决策支持的关键技术——数据处理技术。具有决策支持功能的系统能够对原始数据进行预测、统计和评价，这是由各种各样的数据处理模型来完成的。如运动训练模糊神经系统控制模型、统计方法模型等。教练员在人机交互界面输入原始数据并请求数据处理后，系统便会根据数据处理请求类型调用相应的模型，这些模型对数据进行计算，并将结果反馈给人机交互界面。数据处理模型越完善，系统对数据的分析就越全面。
　　(3)仿真模拟的关键技术——虚拟现实技术。运用计算机虚拟现实技术设计训练的虚拟三维空间，使训练者在这种虚拟环境中找到身临其境的感觉，具有仿真模拟功能的计算机辅助训练系统集运动员的视觉、听觉、触觉为一体，充分调动运动员的各种感官。这种技术的实现需要借助3D、Maya等软件。现有的格斗竞技类项目计算机辅助训练系统中，具有仿真模拟功能的并不多见，且技术深度也有待在今后的系统开发中继续挖掘。
　　(4)视频处理的关键技术——视频标记技术。视频标记技术能够实现在具有视频处理功能的计算机辅助训练系统中对视频进行高效地检索，提高检索的准确度。“击剑比赛视频数据库管理系统”中用到的视频标记技术即充分体现了这一点。在该系统中，可以对确定的剪辑进行标记的添加、删除，包括该剪辑的基本信息、技战术特点等。这样，每段视频剪辑就有了与之相匹配的检索信息。
　　
　　发展趋势分析
　　
　　现有的各种体育项目计算机辅助训练系统已经为跆拳道计算机辅助训练系统的开发提供了很多值得借鉴的优点，但是应当看到，仅就跆拳道辅助训练系统来说，还处于起步阶段，并没有形成成熟的软件开发体系。科学地预测跆拳道计算机辅助系统的发展趋势，对今后系统的开发指明道路是非常必要的。为此，本文结合现有的其他体育项目计算机辅助训练系统，对跆拳道计算机辅助训练系统的可能发展趋势讲行探究。
　　
　　1，采用面向对象机制
　　现有的计算机辅助训练系统程序设计语言通常为面向对象的语言，面向对象的程序设计的核心思想是把事物抽象为对象，对象具有自己的状态和行为，并且能通过对事件的响应来完成一定的任务。对象把与事物相关的代码和数据组合在一起，在编程中可以作为一个相对独立的单位来处理。常用的面向对象的程序设计语言或编程环境有Java、Visual Basic等。在今后的系统开发中，采用面向对象的编程机制是较为恰当的选择。
　　
　　2，应用人性化界面设计
　　在计算机辅助训练系统的技术已经颇为先进的今天，软件使用者对软件界面的要求越来越高。方便、快捷的人性化设计已经成为软件实用与否的重要指标。用户界面设计应遵循三大原则：置界面于用户的控制之下，减少用户的记忆负担，保持界面的一致性。系统应采用多窗口界面设计，使应用程序的建立基于多文档界面，便于用户完成多个文档之间的切换，从而有利于进行各文档数据之间的比较。还应采用统一的界面风格，支持键盘和鼠标两种方式的操作，使操作简单易行。
　　
　　3，实现网络化
　　设计开发基于Web的跆拳道计算机辅助训练系统能够解决跆拳道教练员、运动员因参赛、集训等因素造成的流动问题。B/S模式是基于Web的计算机辅助训练系统应用软件的最佳模式。B/S模式即浏览器／服务器模式，在这种模式中，用户通过浏览器向Web服务器发出查询请求，即请求去访问Internet上各种信息，这些信息都是由通过各种方式与数据库服务器连接的多个Web服务器产生的。Web服务器根据客户请求的内容做出响应，将页面发送给客户端，Web浏览器对收到的页面进行解释并将页面显示给用户。这种系统通常需要以动态网页的形式呈现，因此其开发需要用到ASP等动态网页开发技术。当系统与Internet结合后，系统的网络安全问题便非常重要。数据加密、权限设置、用户认证、自毁程序等都是加强系统网络安全性的有效技