本發(fā)明屬于體育運動監(jiān)測應(yīng)用領(lǐng)域，具體是涉及一種球類運動過程中對運動員的運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍進行監(jiān)測、判別與評估的方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

籃球或足球運動，是一項廣泛體育運動項目，在活動過程中運動員需要經(jīng)常進行運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍，運動員運動過程中動作的靈敏性對比賽結(jié)果影響至關(guān)重要。因此，如何通過科學(xué)的技術(shù)手段，監(jiān)測、記錄、分析運動員的各種不同姿勢的運動沖刺、轉(zhuǎn)身及跳躍，有助于教練員根據(jù)不同運動員制定針對性訓(xùn)練計劃，提高運動訓(xùn)練效果。

國際上，通過不同的專項設(shè)備對運動員的足球速度訓(xùn)練進行量化和分析成為一種必然趨勢。在國內(nèi)，由于早期國家在體育產(chǎn)業(yè)投入不足，廣泛的體育訓(xùn)練往往靠教練員一雙眼睛一支筆和輔助器材進行判斷，無法準(zhǔn)確通過量化數(shù)據(jù)分析判斷運動員訓(xùn)練效果，不利于運動員速度能力提升；伴隨著體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得到國家各個層面的高度重視，以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)高技術(shù)體育設(shè)備的研發(fā)處于加速追趕狀態(tài)，特別是對運動員訓(xùn)練信息采集、記錄及分析逐漸受到重視。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是通過研制一種運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍的判別與評估方法及其系統(tǒng)，實現(xiàn)對運動員在球類練習(xí)或比賽過程中，自動實時采集并記錄運動員運動姿態(tài)信息,并通過軟件自動進行分析判別、評估，從而方便教練員對運動員管理，制定針對性訓(xùn)練計劃，提高運動訓(xùn)練效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍的判別與評估系統(tǒng)，它包括壓力傳感器、心率傳感器、運動采集終端、監(jiān)控分析終端、無線移動基站；其中壓力傳感器、心率傳感器與運動采集終端通過無線方式進行連接；運動采集終端與無線移動基站通過無線方式進行連接，同時運動采集終端通過USB線纜與監(jiān)控分析終端相連接；無線移動基站與監(jiān)控分析終端通過無線wifi建立連接；

所述壓力傳感器用于采集運動員在運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍時的腳步壓力，并通過內(nèi)置藍牙模塊將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至運動采集終端；

所述心率傳感器，用于采集運動員在運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍時的心率信息，并通過內(nèi)置藍牙模塊將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至運動采集終端；

所述運動采集終端，用于采集運動員的加速度信息、位移信息、角速度信息及方向轉(zhuǎn)換信息，同時接收壓力傳感器采集的腳步壓力信息，這些信息經(jīng)數(shù)字濾波處理后寫入數(shù)據(jù)存儲模塊，同時通過內(nèi)置的無線通訊模塊傳輸至無線移動基站；

所述無線移動基站，用于運動采集終端通信管理，并將接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控分析終端；

所述監(jiān)控分析終端，用于接收運動員球類訓(xùn)練或比賽過程中各運動采集終端采集的原始數(shù)據(jù)，并對原始數(shù)據(jù)進行解析、分析處理，最后以數(shù)值、圖形及分析報告的形式進行顯示。

所述壓力傳感器，是一種微型設(shè)備，安裝在運動鞋內(nèi)；所述壓力傳感器，內(nèi)置有藍牙模塊，藍牙模塊通過無線方式與外部運動采集終端相連接，并將壓力傳感器采集信息發(fā)送至運動采集終端。

所述心率傳感器，是一種穿戴設(shè)備，通過臂帶固定在人體手臂處；所述心率傳感器，內(nèi)置有藍牙模塊，藍牙模塊通過無線方式與外部運動采集終端相連接，并將心率傳感器采集信息發(fā)送至運動采集終端。

所述運動采集終端，包括主處理模塊、存儲模塊、無線通訊模塊、電源管理模塊、GPS/北斗定位模塊、加速度傳感器、運動傳感器、磁感應(yīng)傳感器、USB接口模塊、藍牙模塊；其中存儲模塊、無線通訊模塊、電源管理模塊、GPS/北斗定位模塊、加速度傳感器、運動傳感器、USB接口模塊、藍牙模塊與主處理模塊相連接；USB接口模塊在設(shè)備存儲數(shù)據(jù)導(dǎo)出時，通過USB線纜與外部監(jiān)控分析終端相連接；藍牙模塊分別與外部壓力傳感器、心率傳感器通過無線方式相連接；無線通訊模塊與外部無線移動基站通過無線方式相連接；

所述加速度傳感器，用于采集運動員運動沖刺、轉(zhuǎn)身加速度信息并發(fā)送給主處理模塊；

所述運動傳感器，用于采集運動員運動沖刺、轉(zhuǎn)身的角速度信息并發(fā)送給主處理模塊；

所述磁感應(yīng)傳感器，用于采集運動員運動過程方向信息并發(fā)送給主處理模塊；

所述GPS/北斗定位模塊，用于接收GPS時鐘信息、經(jīng)度信息、緯度信息、矢量速度信息和海拔信息，并將采集信息發(fā)送給主處理模塊；

所述主處理模塊，用于接收藍牙模塊、加速度傳感器、運動傳感器、磁感應(yīng)傳感器和GPS/北斗定位模塊發(fā)送的信號并進行處理，經(jīng)處理后數(shù)據(jù)寫入存儲模塊，同時通過無線通訊模塊將采集到的信息發(fā)送至無線移動基站；

所述存儲模塊，用于存儲運動員足球速度訓(xùn)練過程中采集的原始數(shù)據(jù)；

所述USB接口模塊，用于運動采集終端存儲數(shù)據(jù)導(dǎo)出；

所述電源管理模塊，用于設(shè)備內(nèi)部各模塊電源供電管理、電池供電；

所述藍牙模塊，用于接收壓力傳感器、心率傳感器發(fā)送壓力信息和心率信息；

所述無線通訊模塊，用于將主處理模塊發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給無線移動基站。

所述運動采集終端，是一種小型穿戴設(shè)備，通過背帶固定在人體背部或前胸處；所述運動采集終端，通過LED指示燈顯示設(shè)備工作狀態(tài)、藍牙模塊連接狀態(tài)、無線通訊模塊連接狀態(tài)。

所述運動采集終端電源管理模塊，包含電池、電源放電管理；其中電池用于設(shè)備供電，電源放電管理用于設(shè)備各模塊放電控制和管理。

所述加速度傳感器采用三軸加速度傳感器，用來測量人體運動空間矢量的加速度；所述運動傳感器采用三軸陀螺儀；所述磁感應(yīng)傳感器為三軸磁感應(yīng)傳感器。

所述監(jiān)控分析終端，采用平板電腦或移動筆記本電腦，內(nèi)置有無線wifi通信模塊與無線移動基站建立連接。

所述無線移動基站，通過移動可伸縮三角支架進行固定；所述無線移動基站，內(nèi)置有電源管理模塊，能夠?qū)﹄娫催M行充電、放電管理；所述充電管理，能夠?qū)⑤斎腚娫措妷恨D(zhuǎn)換為芯片所需工作電壓；所述放電管理，用于對電池電量進行管理，當(dāng)電池電壓低于下限值提示聲光告警，低于極限值時切斷電源輸出。

一種運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍的判別與評估的方法，它包含如下步驟：

①、由壓力傳感器采集人體運動時腳部壓力信息，并通過壓力傳感器內(nèi)置藍牙模塊無線傳輸至運動采集終端；心率傳感器采集人體心率信息，通過內(nèi)置藍牙模塊將采集信息無線傳輸至運動采集終端；

②、運動采集終端實時采集運動員運動姿態(tài)信息、經(jīng)度信息、緯度信息和海拔信息，并接收壓力傳感器傳輸腳部壓力信息、心率傳感器發(fā)送心率信息，采集的信息經(jīng)處理后寫入存儲模塊，同時通過無線通訊模塊將采集信息發(fā)送至無線移動基站；

③、無線移動基站接收運動采集終端發(fā)送信息，并轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控分析終端；

④、監(jiān)控分析終端對接收的運動采集終端發(fā)送原始數(shù)據(jù)進行解析、實時處理，以數(shù)值和圖形方式對運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍進行實時顯示，同時對記錄數(shù)據(jù)進行分析、評估。

步驟1中，所述壓力傳感器，通過內(nèi)置藍牙模塊與運動采集終端建立通信連接，并將采集信息傳輸至運動采集終端；

所述心率傳感器，通過內(nèi)置藍牙模塊與運動采集終端建立通信連接，并將采集信息傳輸至運動采集終端；

所述壓力傳感器、心率傳感器與運動采集終端通信連接，使用前，運動采集終端分別與壓力傳感器、心率傳感器進行預(yù)先配對設(shè)置。

步驟2中，所述運動采集終端，以GPS/北斗定位模塊獲取時間為基準(zhǔn)，按照一定輪詢周期實時采集運動員加速度信息、角速度信息、運動方向信息、心率信息及腳部壓力信息，同時通過GPS/北斗定位模塊獲取運動員經(jīng)度信息、緯度信息和海拔信息。

步驟2中，所述運動采集終端，當(dāng)運動采集終端啟動后無法接收到GPS時間基準(zhǔn)時，運動采集終端通過無線移動基站向監(jiān)控分析終端發(fā)送請求校時命令，由監(jiān)控分析終端自動對運動采集終端進行校時。

步驟2中，所述運動采集終端采集信息處理，對采集信息加上時間戳后按時間順序?qū)懭氪鎯δK，同時按照設(shè)定的時間周期向無線移動基站傳輸數(shù)據(jù)。

步驟2中，所述運動采集終端，電源管理模塊包括電池和電源管理；所述電池用于設(shè)備的供電；

所述電源管理，指電源管理模塊實時監(jiān)測電池電量信息，當(dāng)電池電量信息低于設(shè)定告警下限值，自動提示聲光告警，低于極限值時自動切斷電源輸出。

步驟2中，所述運動采集終端，當(dāng)運動采集終端與外部無線移動通訊基站通信連接中斷時，運動采集終端通過USB接口將存儲數(shù)據(jù)導(dǎo)入到監(jiān)控分析終端。

步驟3中，所述無線移動基站，內(nèi)置有802.15.4通信模塊、無線wifi通信模塊；無線移動基站與運動采集終端通過802.15.4通信模塊進行通信，無線移動基站與監(jiān)控分析終端通過無線wifi通信模塊進行通信。

步驟4中，所述監(jiān)控分析終端，通過無線方式接收無線移動基站轉(zhuǎn)發(fā)的各個運動采集終端的采集數(shù)據(jù)，并對采集數(shù)據(jù)進行分析和邏輯處理，以曲線和數(shù)值的形式實時顯示，以便教練員實時查看運動員的狀態(tài)；所述監(jiān)控分析終端軟件，包括數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、運動曲線顯示模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊、運動沖刺模塊、運動轉(zhuǎn)身分析模塊、運動跳躍分析模塊、存儲模塊、數(shù)據(jù)回放模塊；

所述數(shù)據(jù)接口模塊，用于接收運動采集終端發(fā)送原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)解析后發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；

所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于對接收運動員訓(xùn)練原始數(shù)據(jù)進行計算處理，并發(fā)送給曲線顯示模塊進行顯示；同時數(shù)據(jù)處理模塊將計算處理后數(shù)據(jù)分別發(fā)送給運動沖刺模塊、運動轉(zhuǎn)身分析模塊、運動跳躍分析模塊；

所述運動沖刺分析模塊，用于分析判別運動員運動沖刺狀態(tài)、運動沖刺時間、運動沖刺位移、運動沖刺速度及運動沖刺過程心率變化，評估運動員在不同狀態(tài)下運動沖刺水平；

所述運動轉(zhuǎn)身分析模塊，用于分析運動員運動轉(zhuǎn)身狀態(tài)、運動轉(zhuǎn)身時間和運動轉(zhuǎn)身速度，評估運動員運動轉(zhuǎn)身的靈敏性；

所述運動跳躍分析模塊，用于分析運動員運動跳躍狀態(tài)、運動跳躍時間、運動跳躍高度和運動跳躍距離，評估運動員在不同狀態(tài)下運動跳躍敏捷性；

所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計運動員在訓(xùn)練和比賽過程中運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍的次數(shù)及各項運動關(guān)鍵指標(biāo)的最大值、最小值、持續(xù)時間；

所述存儲模塊，用于存儲運動員訓(xùn)練或比賽過程中采集的運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍等相關(guān)數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)回放模塊，用于回放運動員在訓(xùn)練或比賽過程中采集的運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍相關(guān)歷史數(shù)據(jù)。

步驟4中，所述運動沖刺分析模塊，運動沖刺狀態(tài)的分析，包括運動初始狀態(tài)分析判別、運動沖刺狀態(tài)分析判別；

所述初始狀態(tài)分析判別，通過采集記錄運動員運動過程加速度信息和角速度信息，分析運動員的初始狀態(tài)；所述運動員初始狀態(tài)包括：靜止?fàn)顟B(tài)、低速運動狀態(tài)；所述靜止?fàn)顟B(tài)，指采集的加速度信息、角速度信息均為零，判別為靜止?fàn)顟B(tài)；所述低速運動狀態(tài)，指采集的加速度信息、角速度信息低于設(shè)定下限值，判別為運動員處于低速運動狀態(tài)；

所述運動沖刺狀態(tài)分析判別，在初始狀態(tài)分析基礎(chǔ)上，當(dāng)采集運動員的加速度信息、角速度信息連續(xù)三個采集周期均超過設(shè)定上限值，判別為運動員處于運動沖刺狀態(tài)；反之，當(dāng)采集運動員的加速度信息、角速度信息連續(xù)三個采集周期均低于設(shè)定下限值，判別運動員處于非運動沖刺狀態(tài)；

所述運動沖刺時間，通過分析判別運動員運動沖刺狀態(tài)，記錄運動員運動沖刺的開始時間、結(jié)束時間；通過運動沖刺的開始時間、結(jié)束時間計算運動沖刺時間長度；

所述運動沖刺位移，通過分析判別運動員運動沖刺狀態(tài)，采集運動沖刺時間長度、加速度信息、角速度信息，計算運動員每次運動沖刺的位移；

所述運動沖刺速度，指運動沖刺平均速度，通過運動沖刺位移、運動沖刺時間長度，分析計算運動沖刺的平均速度；

所述運動沖刺心率，通過分析判別運動員運動沖刺狀態(tài)，記錄運動員運動沖刺時心率變化信息；

所述運動員運動沖刺水平評估，主要通過運動員運動沖刺過程的速度、力量和耐力進行評估；所述運動過程的沖刺速度、力量和耐力分別通過運動沖刺過程的加速度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和運動沖刺時間長度進行衡量分析；所述運動沖刺過程采集的加速度數(shù)值越高、壓力數(shù)值越大和運動沖刺時間長度越長，分析為運動員運動沖刺水平越高；反之，所述運動沖刺過程采集的加速度數(shù)值越低、壓力數(shù)據(jù)越小和運動沖刺時間長度越短，分析為運動員運動沖刺水平越低；

所述運動沖刺速度，包括運動沖刺初始加速度、沖刺過程加速度；所述運動沖刺初始加速度數(shù)值越高、時間越短，反映運動員運動沖刺靈敏性越高；所述運動沖刺速度，通過采集運動員在運動沖刺狀態(tài)的加速度信息、角速度信息和運動沖刺時間長度進行計算獲得；

所述運動沖刺力量，通過采集運動員壓力信息進行分析計算獲得，運動員在運動沖刺狀態(tài)采集壓力值越大，反映的運動員運動沖刺力量越大；反之，運動員在運動沖刺狀態(tài)采集壓力值越小，反映的運動沖刺力量越?。?/p>

所述運動沖刺耐力，通過采集運動員運動沖刺時間長度進行分析計算，運動員運動沖刺時間長度越長，反映運動員運動沖刺耐力越強；反之，所述運動員運動沖刺時間長度越短，反映運動員運動沖刺耐力越差。

步驟4中，所述運動轉(zhuǎn)身分析模塊；

所述運動轉(zhuǎn)身狀態(tài)分析，通過采集運動員運動過程中三軸角速度信息、運動方向變化信息進行分析，當(dāng)采集角速度信息大于設(shè)定值且采集運動方向信息發(fā)生變化時，判別為運動員發(fā)生運動轉(zhuǎn)身；

所述運動轉(zhuǎn)身時間，通過采集運動員運動過程中角速度信息進行分析計算，當(dāng)采集角速度信息大于設(shè)定上限值時計算為開始時間，采集角速度信息由最大值降為設(shè)定的下限值時計算為結(jié)束時間，最后根據(jù)結(jié)束時間和開始時間計算運動轉(zhuǎn)身時間；

所述運動轉(zhuǎn)身速度，通過采集運動員轉(zhuǎn)身時角速度信息進行計算獲得；

所述運動員轉(zhuǎn)身靈敏性評估，通過采集運動員運動轉(zhuǎn)身狀態(tài)下運動轉(zhuǎn)身時間長度和運動轉(zhuǎn)身速度進行分析評估；所述采集運動員轉(zhuǎn)身速度數(shù)值越大，轉(zhuǎn)身時間長度越短，分析為運動員轉(zhuǎn)身靈敏性越高，反之，采集運動員轉(zhuǎn)身速度數(shù)值越小，轉(zhuǎn)身時間長度越長，分析為運動員轉(zhuǎn)身靈敏性越低。

步驟4中，所述運動跳躍分析模塊；

所述運動員運動跳躍狀態(tài)，通過采集運動員運動過程三軸角速度信息和三軸加速度信息進行分析判斷；當(dāng)采集運動員運動過程三軸角速度Z軸信息和三軸加速度Z軸信息大于設(shè)定限值時，判別運動員處于運動跳躍狀態(tài)；

所述運動跳躍時間，包括運動跳躍的開始時間和結(jié)束時間；當(dāng)采集運動員運動過程三軸角速度Z軸信息和三軸加速度Z軸信息從初始穩(wěn)態(tài)值大于設(shè)定上限值時，判別為運動跳躍的開始時間；當(dāng)采集運動員運動過程三軸角速度Z軸信息和三軸加速度Z軸信息在設(shè)定時間長度內(nèi)從最大值降低至設(shè)定下限值時，判別為運動跳躍的結(jié)束時間；所述運動跳躍時間長度，通過運動跳躍的結(jié)束時間和開始時間計算獲得；

所述運動跳躍高度，通過采集運動員運動過程三軸角速度信息和三軸加速度信息進行計算獲得；

所述運動跳躍距離，通過采集運動運動過程三軸角速度信息、三軸加速度信息及跳躍時間長度進行計算獲得；

所述運動員運動跳躍敏捷性評估，通過采集運動員運動跳躍的高度和角速度進行綜合分析評估；對足球運動或籃球運動，運動跳躍敏捷性通過運動跳躍的高度、角速度進行分析獲得，運動跳躍的高度越高、角速度越大，反映運動員跳躍敏捷性越好；反之，運動跳躍的高度越低、角速度越小，反映運動員跳躍敏捷性越差。

采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，它具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明采用傳感器技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，能夠?qū)\動員的運動過程中的加速度、角速度、運動方向、運動距離、心率等信息進行實時監(jiān)測。

(2)本發(fā)明能夠?qū)\動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍的運動過程進行全程數(shù)據(jù)實時采集、監(jiān)測分析、判別及評估，方便教練員對運動員管理、分析和評估，從而制定針對性訓(xùn)練計劃，提高速度訓(xùn)練效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的運動采集終端結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的監(jiān)控分析終端軟件結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的詳細說明。但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。

除非上下文明確要求，否則整個說明書和權(quán)利要求書中的“包括”“包含”等類似詞語應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義，而不是排他或窮舉的含義；也就是說，是“包括但不限于”的含義。

在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

如圖1所示，一種運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍的判別與評估系統(tǒng)，它包括壓力傳感器、心率傳感器、運動采集終端、監(jiān)控分析終端、無線移動基站；其中壓力傳感器、心率傳感器與運動采集終端通過無線方式進行連接；運動采集終端與無線移動基站通過無線方式進行連接，同時運動采集終端通過USB線纜與監(jiān)控分析終端相連接；無線移動基站與監(jiān)控分析終端通過無線wifi建立連接；

壓力傳感器采集運動員在運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍時的腳步壓力，并通過內(nèi)置藍牙模塊將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至運動采集終端；心率傳感器采集運動員在運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍時的心率信息，并通過內(nèi)置藍牙模塊將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至運動采集終端；運動采集終端，采集運動員的加速度信息、位移信息、角速度信息及方向轉(zhuǎn)換信息，同時接收壓力傳感器采集的腳步壓力信息，這些信息經(jīng)數(shù)字濾波處理后寫入數(shù)據(jù)存儲模塊，同時通過內(nèi)置的無線通訊模塊傳輸至無線移動基站；無線移動基站將接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控分析終端；監(jiān)控分析終端，對接收原始數(shù)據(jù)進行解析、分析處理，最后以數(shù)值、圖形及分析報告的形式進行顯示。

所述壓力傳感器，是一種微型設(shè)備，安裝在運動鞋內(nèi)；所述壓力傳感器，內(nèi)置有藍牙模塊，藍牙模塊通過無線方式與外部運動采集終端相連接，并將壓力傳感器采集信息發(fā)送至運動采集終端。

所述心率傳感器，是一種穿戴設(shè)備，通過臂帶固定在人體手臂處；所述心率傳感器，內(nèi)置有藍牙模塊，藍牙模塊通過無線方式與外部運動采集終端相連接，并將心率傳感器采集信息發(fā)送至運動采集終端。

如圖2所示，所述運動采集終端，包括主處理模塊、存儲模塊、無線通訊模塊、電源管理模塊、GPS/北斗定位模塊、加速度傳感器、運動傳感器、磁感應(yīng)傳感器、USB接口模塊、藍牙模塊；其中存儲模塊、無線通訊模塊、電源管理模塊、GPS/北斗定位模塊、加速度傳感器、運動傳感器、USB接口模塊、藍牙模塊與主處理模塊相連接；USB接口模塊在設(shè)備存儲數(shù)據(jù)導(dǎo)出時，通過USB線纜與外部監(jiān)控分析終端相連接；藍牙模塊分別與外部壓力傳感器、心率傳感器通過無線方式相連接；無線通訊模塊與外部無線移動基站通過無線方式相連接；

所述加速度傳感器，用于采集運動員運動沖刺、轉(zhuǎn)身加速度信息并發(fā)送給主處理模塊；

所述運動傳感器，用于采集運動員運動沖刺、轉(zhuǎn)身的角速度信息并發(fā)送給主處理模塊；

所述磁感應(yīng)傳感器，用于采集運動員運動過程方向信息并發(fā)送給主處理模塊；

所述GPS/北斗定位模塊，用于接收GPS時鐘信息、經(jīng)度信息、緯度信息、矢量速度信息和海拔信息，并將采集信息發(fā)送給主處理模塊；

所述主處理模塊，用于接收藍牙模塊、加速度傳感器、運動傳感器、磁感應(yīng)傳感器和GPS/北斗定位模塊發(fā)送的信號并進行處理，經(jīng)處理后數(shù)據(jù)寫入存儲模塊，同時通過無線通訊模塊將采集到的信息發(fā)送至無線移動基站；

所述存儲模塊，用于存儲運動員足球速度訓(xùn)練過程中采集的原始數(shù)據(jù)；

所述USB接口模塊，用于運動采集終端存儲數(shù)據(jù)導(dǎo)出；

所述電源管理模塊，用于設(shè)備內(nèi)部各模塊電源供電管理、電池供電；

所述藍牙模塊，用于接收壓力傳感器、心率傳感器發(fā)送壓力信息和心率信息；

所述無線通訊模塊，用于將主處理模塊發(fā)送數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給無線移動基站。

所述運動采集終端，是一種小型穿戴設(shè)備，通過背帶固定在人體背部或前胸處；所述運動采集終端，通過LED指示燈顯示設(shè)備工作狀態(tài)、藍牙模塊連接狀態(tài)、無線通訊模塊連接狀態(tài)。

所述運動采集終端電源管理模塊，包含電池、電源放電管理；其中電池用于設(shè)備供電，電源放電管理用于設(shè)備各模塊放電控制和管理。

所述加速度傳感器采用三軸加速度傳感器，用來測量人體運動空間矢量的加速度；所述運動傳感器采用三軸陀螺儀；所述磁感應(yīng)傳感器為三軸磁感應(yīng)傳感器。

所述監(jiān)控分析終端，采用平板電腦或移動筆記本電腦，內(nèi)置有無線wifi通信模塊與無線移動基站建立連接。

所述無線移動基站，通過移動可伸縮三角支架進行固定；所述無線移動基站，內(nèi)置有電源管理模塊，能夠?qū)﹄娫催M行充電、放電管理；所述充電管理，能夠?qū)⑤斎腚娫措妷恨D(zhuǎn)換為芯片所需工作電壓；所述放電管理，用于對電池電量進行管理，當(dāng)電池電壓低于下限值提示聲光告警，低于極限值時切斷電源輸出。

一種運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍的判別與評估的方法，它包含如下步驟：

①、由壓力傳感器采集人體運動時腳部壓力信息，并通過壓力傳感器內(nèi)置藍牙模塊無線傳輸至運動采集終端；心率傳感器采集人體心率信息，通過內(nèi)置藍牙模塊將采集信息無線傳輸至運動采集終端；

②、運動采集終端實時采集運動員運動姿態(tài)信息、經(jīng)度信息、緯度信息和海拔信息，并接收壓力傳感器傳輸腳部壓力信息、心率傳感器發(fā)送心率信息，采集的信息經(jīng)處理后寫入存儲模塊，同時通過無線通訊模塊將采集信息發(fā)送至無線移動基站；

③、無線移動基站接收運動采集終端發(fā)送信息，并轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控分析終端；

④、監(jiān)控分析終端對接收的運動采集終端發(fā)送原始數(shù)據(jù)進行解析、實時處理，以數(shù)值和圖形方式對運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍進行實時顯示，同時對記錄數(shù)據(jù)進行分析、評估。

步驟1中，所述壓力傳感器，通過內(nèi)置藍牙模塊與運動采集終端建立通信連接，并將采集信息傳輸至運動采集終端；

所述心率傳感器，通過內(nèi)置藍牙模塊與運動采集終端建立通信連接，并將采集信息傳輸至運動采集終端；

所述壓力傳感器、心率傳感器與運動采集終端通信連接，使用前，運動采集終端分別與壓力傳感器、心率傳感器進行預(yù)先配對設(shè)置。

步驟2中，所述運動采集終端，以GPS/北斗定位模塊獲取時間為基準(zhǔn)，按照一定輪詢周期實時采集運動員加速度信息、角速度信息、運動方向信息、心率信息及腳部壓力信息，同時通過GPS/北斗定位模塊獲取運動員經(jīng)度信息、緯度信息和海拔信息。

步驟2中，所述運動采集終端，當(dāng)運動采集終端啟動后無法接收到GPS時間基準(zhǔn)時，運動采集終端通過無線移動基站向監(jiān)控分析終端發(fā)送請求校時命令，由監(jiān)控分析終端自動對運動采集終端進行校時。

步驟2中，所述運動采集終端采集信息處理，對采集信息加上時間戳后按時間順序?qū)懭氪鎯δK，同時按照設(shè)定的時間周期向無線移動基站傳輸數(shù)據(jù)。

步驟2中，所述運動采集終端，電源管理模塊包括電池和電源管理；所述電池用于設(shè)備的供電；

所述電源管理，指電源管理模塊實時監(jiān)測電池電量信息，當(dāng)電池電量信息低于設(shè)定告警下限值，自動提示聲光告警，低于極限值時自動切斷電源輸出。

步驟2中，所述運動采集終端，當(dāng)運動采集終端與外部無線移動通訊基站通信連接中斷時，運動采集終端通過USB接口將存儲數(shù)據(jù)導(dǎo)入到監(jiān)控分析終端。

步驟3中，所述無線移動基站，內(nèi)置有802.15.4通信模塊、無線wifi通信模塊；無線移動基站與運動采集終端通過802.15.4通信模塊進行通信，無線移動基站與監(jiān)控分析終端通過無線wifi通信模塊進行通信。

步驟4中，所述監(jiān)控分析終端，通過無線方式接收無線移動基站轉(zhuǎn)發(fā)的各個運動采集終端的采集數(shù)據(jù)，并對采集數(shù)據(jù)進行分析和邏輯處理，以曲線和數(shù)值的形式實時顯示，以便教練員實時查看運動員的狀態(tài)；如圖3所示，所述監(jiān)控分析終端軟件，包括數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)接口模塊、運動曲線顯示模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊、運動沖刺模塊、運動轉(zhuǎn)身分析模塊、運動跳躍分析模塊、存儲模塊、數(shù)據(jù)回放模塊；

數(shù)據(jù)接口模塊接收運動采集終端發(fā)送原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)解析后發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊對接收運動員訓(xùn)練原始數(shù)據(jù)進行計算處理，并發(fā)送給曲線顯示模塊進行顯示，同時數(shù)據(jù)處理模塊將計算處理后數(shù)據(jù)分別發(fā)送給運動沖刺模塊、運動轉(zhuǎn)身分析模塊、運動跳躍分析模塊；

所述運動沖刺分析模塊，分析判別運動員運動沖刺狀態(tài)、運動沖刺時間、運動沖刺位移、運動沖刺速度及運動沖刺過程心率變化，評估運動員在不同狀態(tài)下運動沖刺水平；

所述運動轉(zhuǎn)身分析模塊，分析運動員運動轉(zhuǎn)身狀態(tài)、運動轉(zhuǎn)身時間和運動轉(zhuǎn)身速度，評估運動員運動轉(zhuǎn)身的靈敏性；

所述運動跳躍分析模塊，分析運動員運動跳躍狀態(tài)、運動跳躍時間、運動跳躍高度和運動跳躍距離，評估運動員在不同狀態(tài)下運動跳躍敏捷性；

所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計模塊，統(tǒng)計運動員在訓(xùn)練和比賽過程中運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍的次數(shù)及各項運動關(guān)鍵指標(biāo)的最大值、最小值、持續(xù)時間；

所述存儲模塊，存儲運動員訓(xùn)練或比賽過程中采集的運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍等相關(guān)數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)回放模塊，回放運動員在訓(xùn)練或比賽過程中采集的運動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍相關(guān)歷史數(shù)據(jù)。

步驟4中，所述運動沖刺分析模塊，運動沖刺狀態(tài)的分析，包括運動初始狀態(tài)分析判別、運動沖刺狀態(tài)分析判別；

所述初始狀態(tài)分析判別，通過采集記錄運動員運動過程加速度信息和角速度信息，分析運動員的初始狀態(tài)；所述運動員初始狀態(tài)包括：靜止?fàn)顟B(tài)、低速運動狀態(tài)；所述靜止?fàn)顟B(tài)，指采集的加速度信息、角速度信息均為零，判別為靜止?fàn)顟B(tài)；所述低速運動狀態(tài)，指采集的加速度信息、角速度信息低于設(shè)定下限值，判別為運動員處于低速運動狀態(tài)；

所述運動沖刺狀態(tài)分析判別，在初始狀態(tài)分析基礎(chǔ)上，當(dāng)采集運動員的加速度信息、角速度信息連續(xù)三個采集周期均超過設(shè)定上限值，判別為運動員處于運動沖刺狀態(tài)；反之，當(dāng)采集運動員的加速度信息、角速度信息連續(xù)三個采集周期均低于設(shè)定下限值，判別運動員處于非運動沖刺狀態(tài)；

所述運動沖刺時間，通過分析判別運動員運動沖刺狀態(tài)，記錄運動員運動沖刺的開始時間、結(jié)束時間；通過運動沖刺的開始時間、結(jié)束時間計算運動沖刺時間長度；

所述運動沖刺位移，通過分析判別運動員運動沖刺狀態(tài)，采集運動沖刺時間長度、加速度信息、角速度信息，計算運動員每次運動沖刺的位移；

所述運動沖刺速度，指運動沖刺平均速度，通過運動沖刺位移、運動沖刺時間長度，分析計算運動沖刺的平均速度；

所述運動沖刺心率，通過分析判別運動員運動沖刺狀態(tài)，記錄運動員運動沖刺時心率變化信息；

所述運動員運動沖刺水平評估，主要通過運動員運動沖刺過程的速度、力量和耐力進行評估；所述運動過程的沖刺速度、力量和耐力分別通過運動沖刺過程的加速度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和運動沖刺時間長度進行衡量分析；所述運動沖刺過程采集的加速度數(shù)值越高、壓力數(shù)值越大和運動沖刺時間長度越長，分析為運動員運動沖刺水平越高；反之，所述運動沖刺過程采集的加速度數(shù)值越低、壓力數(shù)據(jù)越小和運動沖刺時間長度越短，分析為運動員運動沖刺水平越低；

所述運動沖刺速度，包括運動沖刺初始加速度、沖刺過程加速度；所述運動沖刺初始加速度數(shù)值越高、時間越短，反映運動員運動沖刺靈敏性越高；所述運動沖刺速度，通過采集運動員在運動沖刺狀態(tài)的加速度信息、角速度信息和運動沖刺時間長度進行計算獲得；

所述運動沖刺力量，通過采集運動員壓力信息進行分析計算獲得，運動員在運動沖刺狀態(tài)采集壓力值越大，反映的運動員運動沖刺力量越大；反之，運動員在運動沖刺狀態(tài)采集壓力值越小，反映的運動沖刺力量越??；

所述運動沖刺耐力，通過采集運動員運動沖刺時間長度進行分析計算，運動員運動沖刺時間長度越長，反映運動員運動沖刺耐力越強；反之，所述運動員運動沖刺時間長度越短，反映運動員運動沖刺耐力越差。

步驟4中，所述運動轉(zhuǎn)身分析模塊；

所述運動轉(zhuǎn)身狀態(tài)分析，通過采集運動員運動過程中三軸角速度信息、運動方向變化信息進行分析，當(dāng)采集角速度信息大于設(shè)定值且采集運動方向信息發(fā)生變化時，判別為運動員發(fā)生運動轉(zhuǎn)身；

所述運動轉(zhuǎn)身時間，通過采集運動員運動過程中角速度信息進行分析計算，當(dāng)采集角速度信息大于設(shè)定上限值時計算為開始時間，采集角速度信息由最大值降為設(shè)定的下限值時計算為結(jié)束時間，最后根據(jù)結(jié)束時間和開始時間計算運動轉(zhuǎn)身時間；

所述運動轉(zhuǎn)身速度，通過采集運動員轉(zhuǎn)身時角速度信息進行計算獲得；

所述運動員轉(zhuǎn)身靈敏性評估，通過采集運動員運動轉(zhuǎn)身狀態(tài)下運動轉(zhuǎn)身時間長度和運動轉(zhuǎn)身速度進行分析評估；所述采集運動員轉(zhuǎn)身速度數(shù)值越大，轉(zhuǎn)身時間長度越短，分析為運動員轉(zhuǎn)身靈敏性越高，反之，采集運動員轉(zhuǎn)身速度數(shù)值越小，轉(zhuǎn)身時間長度越長，分析為運動員轉(zhuǎn)身靈敏性越低。

步驟4中，所述運動跳躍分析模塊；

所述運動員運動跳躍狀態(tài)，通過采集運動員運動過程三軸角速度信息和三軸加速度信息進行分析判斷；當(dāng)采集運動員運動過程三軸角速度Z軸信息和三軸加速度Z軸信息大于設(shè)定限值時，判別運動員處于運動跳躍狀態(tài)；

所述運動跳躍時間，包括運動跳躍的開始時間和結(jié)束時間；當(dāng)采集運動員運動過程三軸角速度Z軸信息和三軸加速度Z軸信息從初始穩(wěn)態(tài)值大于設(shè)定上限值時，判別為運動跳躍的開始時間；當(dāng)采集運動員運動過程三軸角速度Z軸信息和三軸加速度Z軸信息在設(shè)定時間長度內(nèi)從最大值降低至設(shè)定下限值時，判別為運動跳躍的結(jié)束時間；所述運動跳躍時間長度，通過運動跳躍的結(jié)束時間和開始時間計算獲得；

所述運動跳躍高度，通過采集運動員運動過程三軸角速度信息和三軸加速度信息進行計算獲得；

所述運動跳躍距離，通過采集運動運動過程三軸角速度信息、三軸加速度信息及跳躍時間長度進行計算獲得；

所述運動員運動跳躍敏捷性評估，通過采集運動員運動跳躍的高度和角速度進行綜合分析評估；對足球運動或籃球運動，運動跳躍敏捷性通過運動跳躍的高度、角速度進行分析獲得，運動跳躍的高度越高、角速度越大，反映運動員跳躍敏捷性越好；反之，運動跳躍的高度越低、角速度越小，反映運動員跳躍敏捷性越差。

本發(fā)明采用傳感器技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)等，能夠?qū)\動員的運動過程中的加速度、角速度、運動方向、運動距離、心率等信息進行實時監(jiān)測。

本發(fā)明能夠?qū)\動沖刺、轉(zhuǎn)身、跳躍的運動過程進行全程數(shù)據(jù)實時采集、監(jiān)測分析、判別及評估，方便教練員對運動員管理、分析和評估，從而制定針對性訓(xùn)練計劃，提高速度訓(xùn)練效果。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有各種改動和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。