铁饼运动信息分析系统的研究与实现

论文摘要

将传感器技术引入到铁饼体育项目中,制造出数字铁饼,实现运动员投掷过程中数据信息的实时采集。对投掷项目来说,能够获得铁饼运动过程中精确的动力学数据和运动学的数据,对研究运动员的技术动作和专业成绩,具有十分重大的意义。本系统通过数字铁饼实时采集铁饼运动数据(X,Y,Z三个方向的加速度和角速度),以无线的方式进行数据发送,接收端通过串口或USB口连接到PC机上,实现数据的接收。对接收到的数据进行如下处理：坐标变换,误差处理,物理计算,数学计算和无效数据处理,得到铁饼的加速度、速度、力、轨迹、俯仰角、横滚角、铁饼拿起出手落地的时刻以及出手的速度和角度等信息。为了更直观方便的分析数据,系统实现了铁饼加速度曲线、速度曲线、受力曲线以及轨迹曲线的绘制。此外,系统又实现了通过点击曲线得到铁饼的运动时刻以及在该时刻铁饼详细的运动数据的功能,为运动员和教练查看数据、分析查找问题提供了一种更便捷的方式。最后,系统采用了统计分析和数据挖据两种方式对采集到的铁饼运动数据进行分析。其中,统计分析通过采集到的多组运动数据中发现规律,实现了铁饼在拿起,出手,落地等时间点的数据提取,并实现了铁饼运动中各阶段对比分析。数据挖掘部分采用了基于关联规则的Apriori算法,对铁饼的出手速度,出手角度,横滚角,俯仰角等属性进行关联分析,得到关联规则,给运动员和教练提出具有指导意义的建议,完善运动员的训练计划,帮助运动员提高比赛成绩。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题的研究背景和发展
• 1.2 课题研究的目的与意义
• 1.3 课题研究的内容
• 1.4 论文结构
• 2 铁饼运动数据分析系统相关知识
• 2.1 OpenGL与NURBS曲线
• 2.2 传感器
• 2.3 USB
• 3 关联规则挖掘算法的研究
• 3.1 Apriori算法及改进
• 3.2 频繁模式树挖掘算法
• 3.3 垂直挖掘算法
• 4 铁饼运动数据分析系统的设计与实现
• 4.1 系统开发环境和开发工具
• 4.2 数据库设计
• 4.3 数据采集
• 4.4 数据接收
• 4.4.1 串口
• 4.4.2 USB
• 4.5 数据处理
• 4.5.1 数据预处理
• 4.5.2 物理和数学计算
• 4.5.3 无效数据处理
• 4.6 绘制铁饼运动曲线
• 4.6.1 绘制曲线
• 4.6.2 获取曲线上铁饼运动信息
• 4.7 数据分析
• 4.7.1 统计分析
• 4.7.2 数据挖掘
• 5 系统测试
• 6 结论
• 参考文献
• 研究成果和发表的学术论文
• 致谢