本發(fā)明涉及人工智能，具體為一種基于機器學(xué)習(xí)的體能訓(xùn)練虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今社會，體能訓(xùn)練在運動員、軍事人員乃至普通人群都至關(guān)重要，然而傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式往往缺乏科學(xué)性和數(shù)據(jù)支撐，教練和體訓(xùn)人員主要依賴個人經(jīng)驗和直覺來制定訓(xùn)練計劃，缺乏對體訓(xùn)人員個體差異和動態(tài)變化的深入評估分析；

2、由于每個體訓(xùn)人員的身體條件、技能水平、訓(xùn)練目標等都有所不同，而傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式往往忽視這些差異，導(dǎo)致訓(xùn)練計劃無法精確科學(xué)地進行規(guī)劃，難以精準地評估運動員的身體狀況、技能水平和訓(xùn)練需求，從而導(dǎo)致訓(xùn)練計劃過于籠統(tǒng)，無法充分滿足運動員的個性化需求，不僅影響了運動員的訓(xùn)練成果，還可能增加受傷的風(fēng)險；

3、為了解決上述缺陷，現(xiàn)提供一種技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于解決傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式往往缺乏科學(xué)性和數(shù)據(jù)支撐，主要依賴個人經(jīng)驗和直覺來制定訓(xùn)練計劃，缺乏對體訓(xùn)人員個體差異和動態(tài)變化的深入評估分析的問題，而提出一種基于機器學(xué)習(xí)的體能訓(xùn)練虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種基于機器學(xué)習(xí)的體能訓(xùn)練虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、服務(wù)器、訓(xùn)練狀態(tài)分析模塊、身體狀態(tài)分析模塊、仿真訓(xùn)練規(guī)劃模塊、顯示終端和仿真云數(shù)據(jù)庫；

4、所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的訓(xùn)練狀態(tài)信息和身體狀態(tài)信息，并將其通過服務(wù)器分別發(fā)送至訓(xùn)練狀態(tài)分析模塊和身體狀態(tài)分析模塊；

5、所述訓(xùn)練狀態(tài)分析模塊用于接收目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的訓(xùn)練狀態(tài)信息，并進行分析，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的運動總強值、規(guī)范率值和運動疲勞值，由此對目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)進行評估分析，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)評估系數(shù)，并將其發(fā)送到仿真訓(xùn)練規(guī)劃模塊；

6、所述身體狀態(tài)分析模塊用于接收目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的身體狀態(tài)信息，并進行分析，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目的心率變化值、體溫變化值和呼吸頻率變化值，由此對目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)的身體狀態(tài)進行評估分析，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)的身體狀態(tài)評估系數(shù)，并將其發(fā)送到仿真訓(xùn)練規(guī)劃模塊；

7、所述仿真訓(xùn)練規(guī)劃模塊用于接收目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)評估系數(shù)和身體狀態(tài)評估系數(shù)，由此進行仿真訓(xùn)練模擬規(guī)劃分析，得到目標體訓(xùn)人員的個性化方案。

8、作為本發(fā)明的進一步改進，對訓(xùn)練狀態(tài)信息進行分析的過程如下：

9、通過獲取目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的訓(xùn)練項目數(shù)量和各訓(xùn)練項目時長，設(shè)置各訓(xùn)練項目對應(yīng)的強度轉(zhuǎn)化因子，并將各訓(xùn)練項目時長乘以各訓(xùn)練項目對應(yīng)的強度轉(zhuǎn)化因子，得到各訓(xùn)練項目的訓(xùn)練強度值，在提取訓(xùn)練項目數(shù)量和各訓(xùn)練項目的訓(xùn)練強度值的數(shù)值進行求和計算，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的運動總強值記為yiteity；

10、通過獲取目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目的視頻，并對目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目的視頻進行解析，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目中各監(jiān)測時間點的圖像，并從中提取目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目中各監(jiān)測時間點的人體輪廓；

11、將目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目中各監(jiān)測時間點的人體輪廓與其對應(yīng)的上一個監(jiān)測時間點的人體輪廓進行重合對比，由此得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目中人體輪廓的重合面積，并將其標記為體廓重面值，設(shè)置參考體廓重面值，并將體廓重面值與參考體廓重面值進行比較分析，當(dāng)體廓重面值大于或等于參考體廓重面值時，則將其判定為規(guī)范，當(dāng)體廓重面值小于參考體廓重面值時，則將其判定為不規(guī)范，統(tǒng)計目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目中被判定為規(guī)范次數(shù)和被判定總次數(shù)，并將其分別標定為gfxi和zpxi，并取其數(shù)值，依據(jù)公式：，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的規(guī)范率值yinrvue，其中，x表示為各訓(xùn)練項目的編號，x=1，2，3…n，n表示為各訓(xùn)練項目編號的總數(shù)，i表示為監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的編號，i=1，2，3…m，m表示監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段編號的總數(shù)，a1、a2表示為設(shè)定的權(quán)值系數(shù)；

12、獲取目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目中各監(jiān)測時間點的人體輪廓到下一個相同人體輪廓監(jiān)測時間點之間的時長，并將其進行均值計算，由此得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目中的反應(yīng)值，并將其再進行均值計算，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的反應(yīng)總值，提取目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的規(guī)范率值和反應(yīng)總值的數(shù)值分別乘以對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)再相加得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的運動疲勞值記為yiefvue。

13、作為本發(fā)明的進一步改進，對訓(xùn)練狀態(tài)進行評估分析的過程如下：

14、提取目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段的運動總強值、規(guī)范率值和運動疲勞值的數(shù)值進行歸一化處理，依據(jù)公式：，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)評估系數(shù)xlp，其中，β1、β2和β3分別表示為運動總強值、規(guī)范率值和運動疲勞值權(quán)重系數(shù)，且β1＞β2＞β3。

15、作為本發(fā)明的進一步改進，對身體狀態(tài)信息進行分析的過程如下：

16、通過獲取目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目中各監(jiān)測時間點的心率，并從中提取初始監(jiān)測時間點的心率，作為目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目的初始心率，記為xhix；依據(jù)公式：，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目的心率變化值r1ix，其中，r1ixf表示為目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)第i個監(jiān)測時間段第x個訓(xùn)練項目中第f個監(jiān)測時間點的心率，xh*表示為目標體訓(xùn)人員的正常心率，η1、η2分別表示為初始心率變化值、正常心率變化值對應(yīng)的修正因子；

17、根據(jù)獲取目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目的心率變化值的處理步驟，同理可得目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目的體溫變化值和呼吸頻率變化值，并將其分別記為r2ix和r3ix。

18、作為本發(fā)明的進一步改進，對身體狀態(tài)進行評估分析的過程如下

19、提取目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)各監(jiān)測時間段各訓(xùn)練項目的心率變化值r1ix、體溫變化值r2ix和呼吸頻率變化值r3ix的數(shù)值進行歸一化處理，依據(jù)公式：，得到目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)的身體狀態(tài)評估系數(shù)stp，其中，r1*、r2*和r3*分別表示參考心率變化值、參考體溫變化值和參考呼吸頻率變化值，β4、β5和β6分別表示心率變化偏差值、體溫變化偏差值和呼吸頻率變化偏差值的權(quán)重系數(shù)，且β4＞β5＞β6。

20、作為本發(fā)明的進一步改進，進行仿真訓(xùn)練模擬規(guī)劃分析的過程如下：

21、提取目標體訓(xùn)人員對應(yīng)監(jiān)測周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)評估系數(shù)xlp和身體狀態(tài)評估系數(shù)stp的數(shù)值進行歸一化處理，依據(jù)公式：，得到目標體訓(xùn)人員的綜評值tnz，其中，λ1和λ2分別表示訓(xùn)練狀態(tài)評估系數(shù)xlp和身體狀態(tài)評估系數(shù)的比例系數(shù)，且λ1＞λ2；

22、將目標體訓(xùn)人員的綜評值與存儲在仿真云數(shù)據(jù)庫中的綜評狀態(tài)表進行匹配分析，得到目標體訓(xùn)人員的綜評等級，且每個目標體訓(xùn)人員的綜評值均對應(yīng)一個綜評等級，同時將其與綜評等級對應(yīng)的體能狀態(tài)進行匹配，得到目標體訓(xùn)人員的體能狀態(tài)，其中，體能狀態(tài)包括優(yōu)等狀態(tài)、良等狀態(tài)和差等狀態(tài)，基于機器學(xué)習(xí)算法對目標體訓(xùn)人員的體能狀態(tài)進行量化處理，得到目標體訓(xùn)人員的量化體能值；

23、通過獲取目標體訓(xùn)人員的參賽項目，利用仿真技術(shù)構(gòu)建目標體訓(xùn)人員參賽項目的虛擬參賽項目場景，并設(shè)置虛擬參賽項目場景的不同級別難度的影響值，由此得到場景影響值，提取量化體能值和場景影響值的數(shù)值分別乘以對應(yīng)的權(quán)重系數(shù)再相加得到目標體訓(xùn)人員的實際體能值，同時從仿真云數(shù)據(jù)庫中提取參賽項目對應(yīng)的需達體能值，并將目標體訓(xùn)人員的實際體能值與需達體能值進行差值計算，得到目標體訓(xùn)人員的體能差值，將目標體訓(xùn)人員的體能差值與存儲在仿真云數(shù)據(jù)庫中的體能差匹配表進行匹配分析，得到目標體訓(xùn)人員的體能差等級，且每個目標體訓(xùn)人員的體能差值均對應(yīng)一個體能差等級，同時將其與體能差等級對應(yīng)的個性化方案進行匹配，得到目標體訓(xùn)人員的個性化方案。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

25、本發(fā)明，通過將體訓(xùn)人員安排至特設(shè)的體訓(xùn)室內(nèi)，實時采集與分析體訓(xùn)人員在特定監(jiān)測周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)信息和身體狀態(tài)信息，確保數(shù)據(jù)的及時性與準確性，通過對訓(xùn)練狀態(tài)信息進行深入剖析，提取運動總強值、規(guī)范率值和運動疲勞值等關(guān)鍵指標進行分析得到訓(xùn)練狀態(tài)評估系數(shù)，從而實現(xiàn)對體訓(xùn)人員訓(xùn)練狀態(tài)的全面評估，同時，再對身體狀態(tài)信息進行精細化處理，分析心率、體溫和呼吸頻率等生理指標的動態(tài)變化得到身體狀態(tài)評估系數(shù)，從而實現(xiàn)了精準反映體訓(xùn)人員的身體狀態(tài)；

26、通過基于得到的訓(xùn)練狀態(tài)評估系數(shù)和身體狀態(tài)評估系數(shù)，再進一步結(jié)合仿真云數(shù)據(jù)庫中存儲的豐富歷史數(shù)據(jù)和先進算法模型，進行仿真訓(xùn)練模擬規(guī)劃分析，通過匹配綜評狀態(tài)表和體能狀態(tài)，能夠迅速而準確地評估體訓(xùn)人員的體能狀況，再與仿真技術(shù)構(gòu)建的虛擬參賽項目場景對應(yīng)的預(yù)設(shè)影響值進行分析，由此得到體訓(xùn)人員的實際體能值，并將其與體訓(xùn)人員參賽項目對應(yīng)的需達體能值進行分析處理，從而實現(xiàn)了能夠根據(jù)體能差值精準匹配個性化的訓(xùn)練方案，這些方案既符合體訓(xùn)人員的當(dāng)前體能水平，又能有效促進其體能提升，確保訓(xùn)練的科學(xué)性與有效性，為體訓(xùn)人員提供了一種更加科學(xué)且針對性的訓(xùn)練方案，不僅有助于提升體訓(xùn)人員的體能水平和競技能力，還能保護體訓(xùn)人員的身體健康，減少因訓(xùn)練不當(dāng)引發(fā)的傷害事故。