在水下追踪奥运会游泳运动员

不仅仅是参加2012年伦敦奥运会的运动员感到压力。他们的教练呢?对于像游泳这样的运动来说，教练的过程是非常棘手的，因为你必须评估运动员的技术，同时还要考虑到水中的大量积水。但是英国队的游泳运动员最近得到了一些尖端技术的额外帮助，Jane Reck解释道……

简-翻滚转身、跳水、滑翔和划水技术。运动的每一个方面对优秀游泳运动员来说都是至关重要的。对于他们的教练来说，训练运动员进行一项大部分活动都在水中进行的运动显然是一项挑战。然而，英国研究人员开发的无线跟踪系统的先驱已经帮助英国队的一些游泳运动员准备2012年伦敦奥运会。它将现有的传感和运动跟踪技术整合到一个系统中。至关重要的是，研究人员还开发了革命性的技术，使数据能够在水中无线传输。这项研究是在拉夫堡大学进行的，由制造工艺教授保罗·康威领导。

保罗:这其实是来自英国游泳协会的一个挑战，他们过去曾多次尝试了解他们的游泳运动员是如何表现的，以及他们如何衡量他们的表现。因为游泳池是一个非常具有挑战性的环境——有很多水。人体大部分是水，所以无线追踪非常非常困难。做一些实时测量的事情，比如速度，他们的划水次数，他们如何在水里移动，如何转身，如何开始是非常困难的，因为水很多。就信号噪声和干扰量而言，这是一个嘈杂的环境。

简-迈克·凯恩教授是拉夫堡大学世界领先的体育技术研究所所长。他和保罗·康威一起详细解释了新系统。

迈克:这是一个戴在背部的电子设备小盒子，它发出无线信号，由泳池边的笔记本电脑接收器接收，然后笔记本电脑显示运动员和教练感兴趣的各种测量结果。

保罗:然后在水池的两端，我们有一个压力垫，基本上是贴在墙上的，这是一个很薄的压力垫，面积很大，当你触摸它的时候，你可以测量压力，基本上是力。此外，我们有一些水下高速摄像机，游泳者身上也有一些非常独特的LED标记，这些是他们戴在臀部的防水标记。

迈克:我们的想法是利用科技。像加速度计、陀螺仪、运动跟踪技术这些我们要么是在研究小组内部直接开发出来的，要么是我们在其他地方采用这些技术并将它们整合到一个套件中，以支持游泳运动员和他们的教练。实际上，加速度计可以让你得到速度，速度。当然，你也可以求出加速度，也就是速度变化率，这也很有趣。陀螺仪很重要，因为游泳者在每段长度的末端都要转身，这样，你就可以通过翻滚转身来描述这个位置，然后你就可以分析这个技术。我们开始研究生物力学或运动学，人体运动相对于他们在三维空间中的位置。了解运动员的方向很重要，这样你才能从这些数据中做出一些有意义的分析。

简-该研究所的研究实验室正在进行的创新项目包括开发运动鞋的新材料，以及为球拍量身定制的握把。保罗和迈克说，这项研究的一个重要方面是开发了一种在水下传输无线信号的方法。

Paul -无线技术现在是我们日常生活的一部分，但你会发现绝大多数传输都是通过空气进行的。很少有日常应用需要通过水进行传输，因此通过水进行无线信息传输受到较少关注也就不足为奇了。这真的意味着所有的日常商业协议都不能在那种环境下工作。

迈克:我们优化了传输频率，优化了游泳者身上的天线设计，也优化了泳池边基站的天线设计。游泳者身上和泳池旁边的设备，还有软件，把智能植入其中，这样它就知道发生了什么，如果信号丢失，它就能解释，该怎么做，你怎么解释。建立冗余，所以，我们仍然可以得到数据，如果我们丢失了几秒钟。把它和泳池周围的其他东西放在一起，比如视频、起跑块上的力传感器、泳池两端用来测量转弯的压力垫;把它们放在一个完整的系统里是很独特的。实际上，你可以在高速视频上观看，也可以看到惯性传感器实时显示的情况，因此视频的每一帧都与所有其他传感器同步。这可能是关键的一步，把它整合起来，整合各种传感器模式。

Paul:所以，我们必须真正地发明新的方式来传输数据，在池环境中也能成功。我无法准确描述我们是如何做到这一点的，因为这是一项专利——这是一个创造性的步骤，具有商业价值。如果你把水和空气看作媒介，它们是如此不同，你需要一个完全不同的方法来解决同样的问题。

简:新系统使教练能够更快地给游泳运动员反馈。

保罗:他们会在电脑屏幕上同时看到:视频和从节点传来的数据是同步的。他们也会看到，他们会看到我们从压力垫上得到的数据，以一种可以理解的方式呈现。一个漂亮的彩色地图，当脚接触墙壁时，他们接触墙壁的力度，他们在墙上停留的时间，有些人会把腿弯曲得更长，这样他们在墙上推的时间就更长了。他们也会看到我们从他们背上的节点上得到的一些测量结果。我们可以获取冲程速率，速度，他们转弯的速度，翻滚的速度，几乎是实时的。

除了2012年伦敦奥运会上的游泳比赛，该系统已经被一些行业用于跟踪零部件和工厂，比如潮湿和嘈杂的环境。该项目由工程和物理科学研究委员会支持，其他合作伙伴包括英国游泳、英国体育、伦敦帝国理工学院和伦敦玛丽女王大学。

克里斯:嗯，我们会在一个月左右的时间里发现它是否有任何效果，但这是一个多么美妙的突破啊。Jane Reck报道一种新的无线水下跟踪系统，该系统正在英国队的游泳训练中使用。