运动训练强度智能分配控制器的设计与实现

牟炳楠

摘 要： 针对传统运动训练强度控制不准确，耗时长、效率低的问题，提出基于信号甄别计算的运动训练强度智能分配控制器的设计。引入智能控制模块，依托智能触点以及无线传输技术，将信号发送到智能模块终端，设置通信适配器调解信号数据，实现多层次信号计算，引入信号甄别计算方法，完成运动训练强度智能分配控制。仿真实验结果表明，采用改进运动强度控制器，相比传统运动训练强度控制器，其控制精度及效率有所提高，耗時得以降低，具有一定的优势。

关键词： 运动训练; 智能控制; 信号甄别计算; 无线传输; 通信调解; 通信适配器

中图分类号： TN876?34; TN913 文献标识码： A 文章编号： 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

随着科学技术的不断发展，利用高科技提升运动员训练水平，已经成为运动训练的主流，因此运动训练强度分配器得到广泛应用。传统运动训练强度分配控制器可完成运动强度的分配[1?2]。但其存在设置参数繁琐、分辨效率不高、节点数据不清的问题[3?4]，基于以上问题，提出运动训练强度智能分配控制器的设计。运动智能分配控制器，利用智能触点装置，粘贴在运动员身体上，通过感应芯片对运动员位置、运动强度等关键信息进行获取，通过无线传输发送到智能模块终端，通过智能控制模块的多级计算，实现多点的关键数据控制。利用智能集成技术以及集成控制模块，完成数据连接以及计算机三维显示，最终实现运动智能分配控制器的设计。运动训练强度智能分配控制器为运动员提供科学的训练数据，从而提升运动员的成绩。通过仿真实验，分析实验结果表明，所设计的运动智能分配控制器解决了传统分配器的不足，实现个人与计算机的数据连接，操作更加简单，分配控制结果更加精确。

1 智能分配器的设计

1.1 智能触点与智能模块的建立

智能触点是粘贴在训练运动员身上的数据采集器。其首先要保证质量轻薄，传输准确，不能妨碍运动员正常训练。设计的智能触点主要由体感芯片、传输芯片、粘结层三部分组成。

体感芯片能够确定训练运动员的空间位置、三维坐标，以及身体的发力状态和强度状态。传输芯片能够连接智能模块，将体感芯片的数据通过无线传输技术，发送到智能模块上，通过智能模块与计算机的连接实现分配控制器的设计。其智能触点示意图如图1所示。

智能模块主要包括：关键节点计算、位置信息计算、运动员行为计算等多层计算机制[5]。其智能模块框架图如图2所示。

通过无线传输方式，将数据信号发送给智能模块，智能模块通过数据处理，显示在个人计算机上，其中智能模块节点计算，采用极限方差求和形式计算[6]，其计算如下：

1.2 连接传输机制的构建

运动员训练粘贴智能触点，通过连接机制与智能模块相连接，实现无线传输。智能触点的无线传输采用SEP协议[8]。通过单源信号放大装置，对传输信号进行调解、放大，利用滤波系统消除传输过程中产生的杂波。其中SEP传输协议的产生如图3所示[9]。

通过固定数据连接通道，完成高频辨别信号接收。运动员与设备较远距离时，也能够快速准确传输，清楚地显示在个人电脑上。为了快速实现解调，需要对配置参数进行设置[10]。智能模块调解机制，可识别传输分辨效率，若分辨效率骤然降低，智能模块调解可调用相关组件，进行扩容计算，但对个人便携计算机要求较高，对运行内容以及CPU的配置有所降低，理论计算速度会在一定范围内产生波动。

2 运动训练强度智能分配控制器的实现

基于智能触点与智能模块的建立，依托于无线传输技术与连接机制，实现运动训练强度智能分配控制器的设计。其智能分配控制器示意图如图4所示。

运动员的训练情况通过身上粘着的智能触点获取，智能触点基于SEP协议，在固定通道中，进行数据的无线传输，并能够保证数据的完整性和清晰度。通过智能模块的集成与个人便携计算机com口连接。实现对运动员的训练数据的采集，通过智能模块计算对动作数据进行综合分析。

3 仿真實验与测试

3.1 实验目的与参数设置

为了验证本文设计的运动训练强度智能分配控制器节点控制能力、分辨效率能力与实际运行情况，分别进行控制器节点实验、控制器分辨效率实验、实践运行实验。实验总体分为两个大部分：第一部分仿真测试，通过控制器节点与控制器分辨效率的实验，验证智能运动控制器的运行能力;第二部分通过实践运行实验，验证智能运动控制器的运行效果。其中对个人便携电脑配置要求，系统运行环境Windows 7/Windows XP， 8 GHz 64?bit 双核处理器，8 GB系统内存，1 TB固态硬盘分区，I Game GTX1070显卡8 GB显存，DVD?R/W 光驱。

3.2 控制器分辨效率实验

分辨效率实验（Resolution Efficiency Experiment，REE）是验证运动分配控制器的分辨精度与效率的实验，分辨效率的快慢，影响着控制器的运行能力。其分辨效率用REE表示。REE量化数值低于60%代表数据控制器分辨精度不高，运行缓慢。其控制器分辨效率REE曲线如图5所示。

根据控制器分辨效率REE曲线得出，智能运动分配控制器在数据量为3.0万条时其REE值为62.7%，监测到与上一点REE下降，采用智能模块调解机制，实现在下一监测点其REE值为76.2%。在智能模块调解机制的情况下保证智能运动分配控制器的高精度、高效率运行。传统运动分配控制器，无智能调解机制，随实验数据量的增多，呈总体下降趋势，当数据量超过4.0万条时，控制器运行缓慢，分辨能力较低。

通过控制器分辨效率实验，得出智能运动分配控制器，通过智能模块调解机制重新分配运行资源，使控制器达到高效、高精确度运行，解决其传统运动分配控制器的不足。

4 结 语

通过智能触点与智能模块的建立，完成模块调解机制，计算机的互联实现智能运动分配控制器的设计。通过控制器节点实验、控制器分辨效率实验以及对运动员的成绩分析，得出设计的智能运动分配控制器，具有高分辨效率，并且具有精确节点控制能力。

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