运动状态采集与数据分析系统设计

编辑整理：整理来源：悟空问答，浏览量：51，时间：2022-12-09 20:49:01

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2022年冬奥会

越来越近了

在的严寒里

等着为冬奥健儿们加油

实在太有感觉了

加油咱不是只有助威呐喊

咱还有力量

助力科技冬奥

咱“智造”

贡献了好多“神器”

都好帅！

1.“旱雪魔毯”

世创

滑行感觉、落地应力

与真雪相似度达到90%以上

这套被冬奥健儿喻为“旱雪魔毯”的装置由东北大学力学系攻关小组研发，已于去年夏季投入使用。旱雪着陆坡能高度仿真最为关键的落地环节，不仅解决了此前非雪季无法进行着陆训练的难题，还大大提高了训练效率和质量。

近千次实验

掌握“雪的力量”

东北大学力学系主任、博士生导师李东教授介绍，其小组负责的《多模式、高速冲击过程旱雪着陆缓冲区域力学性能与结构优化研究》课题是科技部重点研发计划“科技冬奥”重点专项《雪上优势、潜优势项目夏冬转训融合关键技术》中的一部分，目的是研制出一种新型高仿雪复合结构着陆缓冲区域，使运动员在落地过程中的感受与落在雪场坡面上的感觉十分接近。

2020年1月，攻关小组就开始进行相关实验，李东介绍说：“为了拿到精准数据，我们从体育学院白清寨滑雪场的自由式滑雪空中技巧场地拉回了几卡车人造雪，然后在大学的实验室里做人造雪压缩实验。”

实验室试验后，就是室外的“重锤实验”，掌握物体从高空落在雪上的受力情况。在掌握各种基础数据后，开始进行1比1仿真假人的冲击试验。为了掌握“雪的力量”，团队进行了近千次试验。

多单位协作建成

世座旱雪着陆坡

在研制这套世创高科技旱雪着陆坡系统过程中，东北大学与全国10余家单位和企业通力协作。中国航空工业空气动力研究院提供了弹射假人装置，航空航天大学提供了计算机仿真测试系统。

去年8月，经过各单位和企业的协作，全新研发的旱雪着陆坡在涞源国家跳台滑雪训练科研基地落成并投入使用。2021年夏天，自由式滑雪空中技巧和跳台滑雪两支国家队在装有旱雪着陆坡的跳台上进行了训练和热身赛，运动员们反馈效果很好。

2.“机器人+VR”路

机器人精准捕捉雪场环境数据

虚拟现实VR系统实时模拟赛场环境

这套系统还有个长长的名字——“滑雪道多模态环境要素和滑行速度测量机器人及虚拟与现实动态链接的VR滑雪体验系统”。它由东北大学机械学院王宏教授带领的图队研制。

机器人在位于的冬奥赛场通过5G网络传回赛道环境实时数据，你在东北大学实验室里就能通过VR体验系统仿真滑行，仿佛身临冬奥赛场参赛。

“滑雪道多模态环境要素和滑行速度测量机器人”是一个身高只有30厘米的萌萌机器，别看的小家伙个头不大，却能够在赛场收集风向、风速、雪面摩擦力、空气湿度等环境数据，还能准确地捕捉滑行速度。

从去年7月份开始，这款机器人便伴随中国自由式滑雪空中技巧队进行夏训和冬训，无论是在旱雪，还是真雪场地上，为国家队教练组提供了大量数据，帮助运动员更高质量完成训练内容。

“如果说，这款机器人是情报员，那么，我们设计的虚拟与现实动态链接VR滑雪体验系统就是指挥中枢。”王宏介绍说，VR滑雪系统与普通的虚拟现实系统不同，它与滑雪道多模态环境要素测量机器人动态链接，在5G通信技术的支持下，通过“云端”将机器人测得的雪道数据实时传输给远方的VR系统，使得运动员或体验者戴上VR眼镜，足不出户在室内滑雪毯上就能进行模拟室外滑雪体验。室外训练不便时，通过改变系统的参数，就能帮助运动员达到在不同环境下训练的目的。

3.“超强大脑”

“高速运动光学视频采集分析系统”

是“科技冬奥”研发项目之一

由东北大学理学院杨连平教授团队研发

该系统已经开始为

中国自由式滑雪空中技巧队服务

为运动员训练提供精准数据分析支持

“眼睛”：高速摄像机高质量拍摄

在该系统拍摄的自由式滑雪空中技巧国家队队员训练的视频中，滑行全过程，运动员的头、肩、腰、膝、手肘、脚踝等关键部位都会显示出绿色光标。杨连平介绍说：“视频都是由高速摄像机拍摄，这些绿色光标是人体的关键部位，通过光标之间距离的变化来测算人体翻转速度、角度等数据。”

该套系统中，高速摄像机相当于眼睛，眼睛捕捉的数据是否准确，对最后的数据分析至关重要。

“大脑”：准确分析全程动作数据

有了“好眼神”，系统必须有一个“超强大脑”，而这套高速运动光学视频采集分析系统的核心正是该团队研发的分析软件。为了能准确掌握针对自由式滑雪空中技巧运动项目的基础三维数据，科研团队经过将近两年的研究，通过寻找人体姿态轨迹关键点，找到了数据自检方法，最终成功开发出准确率很高的软件系统。

未来：应用其他体育项目前景广阔

从去年夏季训练开始，该系统为自由式滑雪空中技巧队服务。光学视频采集分析系统和传感器分析系统结合使用，让国家队教练组对队员动作姿态有了更精准的把握。接下来，该系统将使用于U型槽滑雪项目。

此外，这套系统还可以用在更多的体育项目中。该系统如果能安放在田径场和体育馆内，对夏季项目进行拍摄分析，完全能提供非常精准的数据。除了为专业运动队服务，该套系统未来在业余体育爱好者中也有广阔的运用空间，可以帮助运动达人们进行精准动作分析，助力全民健身。

4.“小牛”

60个语种语音合成

69个语种语音识别

168个语种机器翻译

3个语种交互理解

重点语种翻译准确率不低于95%

平均每句翻译响应时间不超过0.5秒

冬奥多语种智能语音及语言服务平台

已经投入使用

助力冬奥“沟通无障碍”

“小牛翻译”

为该平台的研发单位之一

多模态人工智能翻译打破语言界限

由科大讯飞公司牵头研发的“科技冬奥”重点专项“多语种智能语音及语言服务设备和平台”众包括智能会议系统、赛事多媒体会议办公和信息发布系统、便携式翻译设备、穿戴式翻译设备、智能问答设备、冬奥公众服务App等。平台能准确提供语音、文字、图片交互翻译服务，用科技打造沟通无障碍的冬奥会。

在该系统的研发项目中，“小牛翻译”承担四个课题中的第二项——具有冬奥特征的多语种机器翻译关键技术研究。这是平非常关键的一部分，是文字和文字之间的转换。

数十亿条句对训练人工翻译神经网络

“小牛翻译”此次承担30个语种的文字与文字翻译任务，其中主要是汉语与英语、日语、韩语、俄语、法语和西班牙语六大外语语种之间的翻译，翻译准确率达到95%，这些语种覆盖全球约70%的人口。

研发成功的基础在于一套人工神经网络，这套网络类似于一个数学模型，用大量的中文、英文、日文、俄文……去训练这套网络，让它学习各种语言的翻译特点，翻译准确率逐渐提高，最终达到标准。这就运用到了大数据的技术，用来训练这套人工神经网络的各语言句对，多达数十亿条。

冬奥人工智能翻译系统

将造福全世界

除了多模态翻译外，冬奥多语种智能语音及语言服务平台已经被植入虚拟人工智能交互一体机，“多语种虚拟冬奥志愿者”已经上岗。运动员、教练员、媒体记者等都可以与虚拟人工智能面对面实时互动交流，掌握赛事信息，帮助视障人士“听得见”奥运文字，帮助听障人士“看得见”奥运声音。

这套多语种智能语音及语言服务平台不仅能为本届冬奥会服务，还可以为今后举办的奥运会，乃至其他领域提供服务，造福全世界。

来源： 日报

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