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长跑过程心率实时监控与视频数据叠加系统的研究

编辑:朱大清|王培勇 单位:湖北文理学院体育学院|清华大学体育部

来源:第十届全国体育科学大会发布日期:2015-07-15 19:32:17浏览:220次

1.研究目的:针对高校长跑教学及测试的特点,拟在分析对比国内外各类运动负荷监控理念及方法手段的基础上,研制一套既可实现长跑过程中心率的实时无线采集、记录、监控与分析,又同时将相关数据叠加在当前的运动视频图像上的设备,对长跑过程实时监控并可以发出预警,为长跑锻炼人群保驾护航。

2.研究方法:文献资料法、实验法

3.研究结果:

3.1通过长跑可以有效地促进锻炼者的身体健康。但锻炼者如果长期不进行耐力锻炼,突然高强度长距离跑步,会有一定的危险性,轻者会导致机体或者某一器官损伤,严重时甚至危及生命。近几年来,全国各地市民及大学生在长跑中时有意外猝死的事件发生,引起人们对科学健身的强烈关注。如何预防并减少长跑运动中潜在的未知风险,亟待研究和探讨一种科学、客观且方便快捷的测评方法。

3.2为了避免长跑运动过程中的突发事件,国内外研究人员将心率监测作为监控长跑运动负荷的重要手段,将心率作为预警机制的重要参考数据。有研究人员将GPS定位与心率监测协同使用,运用三轴加速度计、能耗仪、无线心率带等对长跑运动进行全程实时监控。然而,上述方式也显现出难以克服的短板,即不能兼顾具备实时、远程无线和运动图像的协同处理能力。

3.3本系统在分析对比各类运动负荷监控理念及方法手段的基础上,针对高校学生长跑教学及测试特点,借鉴现代科学技术,研制一套设备,实现长跑过程中运动心率的实时无线采集、记录、监控与分析;同时将相关数据实时叠加在当前的运动视频图像上进行保存。对长跑者进行心率及运动状态的实时监控,并提供查询和回放。

3.4本系统包括系统硬件开发、底层App开发、心率数据的视频叠加、上层界面的开发和系统应用研究五个方面,具体实现分为:⑴自制无线接收装置。对世界公认的POLAR 2.4GHz心率传感器的数据帧进行接收,同时对其数据帧传输格式进行解析,进而获取两个R波之间的即刻心率数据。⑵ 研发一个无线中继设备,实现对POLAR心率传感器的信号接收和解析,同时将解析结果进行转发,无线转发的有效距离大于150米,以覆盖整个田径场面积。⑶ 研发完成一个中继信号的无线接收装置,实现信号的无线接收以及向PC计算机的数据传送。⑷ 研发完成一个运动视频数据叠加系统,实现运动状态的视频数据采集,并将心率信息进行数据合并叠加,生成新的视频信号。⑸ 在PC计算机上完成上层界面的开发,实现心率数据的实时采集,视频叠加图像数据的实时采集与存储。⑹ 对系统功能进行实验研究,改进软硬件。⑺ 使用本系统进行应用研究,通过对100名以上不同年龄段的实验对象的测试应用研究,探讨合理、安全、有效的长跑运动负荷。结合年龄、性别、运动能力、健康状况等多种因素,建立长跑运动负荷强度与运动心率的模型。⑻ 利用建立的模型,设计出适合不同年龄段学生的长跑教学方法,有效地提高学生的心肺功能,提高学生和市民的体质水平。⑼ 针对参加长跑锻炼人群提供科学长跑的咨询和引导。

4.研究结论与建议:国风外研究者都将心率监测作为监控长跑运动负荷的重要手段,将心率作为预警机制的重要参考数据。本系统除了实时监控长跑者的心率数据外,还通过将心率数据与图像实时叠加在一起,实时监控该数据下锻炼者的运动状态,全方位地对长跑者进行监控,有效地引导了高校长跑教学和测试,同时也对参加长跑锻炼的人群提供了科学长跑的咨询和引导,达到了监控预警引导锻炼的目的,避免了伤害事故的发生。

 

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