基于北斗系統(tǒng)的智能足球戰(zhàn)術(shù)板設計

莊啟智　路維峰河海大學地球科學與工程學院

基于北斗系統(tǒng)的智能足球戰(zhàn)術(shù)板設計

莊啟智路維峰
河海大學地球科學與工程學院

目前足球教練通常依靠肉眼和經(jīng)驗來判別球員的跑動位置及體能消耗情況，難免出現(xiàn)誤差和疏漏。本文提出一種基于北斗系統(tǒng)的智能足球戰(zhàn)術(shù)板設計方案，基于二代北斗系統(tǒng)，結(jié)合便攜式運動量及生理參數(shù)監(jiān)測儀，能夠在戰(zhàn)術(shù)板上實時顯示球員位置和生理狀況，具有戰(zhàn)術(shù)分析，球員體能消耗監(jiān)測等功能，有助于教練及時掌握球場局勢并快速做出對應決策。同時，本案將球員戰(zhàn)術(shù)位置和球員生理狀況一體化設計，兼?zhèn)涠喾N功能，具有廣泛的應用前景和商業(yè)價值。

北斗系統(tǒng) 足球 戰(zhàn)術(shù)板

1　引言

在現(xiàn)代足球運動中，場上球員們時刻處于奔跑過程中，球員間的戰(zhàn)術(shù)位置與足球位置難以通過肉眼觀察來準確判斷，給場上球員做出下一步?jīng)Q策、動作造成一定影響。作為教練，在場下則更加難以掌握全局。如何利用現(xiàn)代化觀測手段優(yōu)化足球運動是值得思考的問題。

本文提出一種基于二代北斗系統(tǒng)的智能足球戰(zhàn)術(shù)板設計方案。將二代北斗系統(tǒng)和便攜式運動量及生理參數(shù)檢測儀相結(jié)合運用到足球戰(zhàn)術(shù)板上，構(gòu)建一種新的球員訓練方式。將球員在足球場上的位置精確、直觀地顯示在戰(zhàn)術(shù)板上，并且實時監(jiān)測球員的生理參數(shù)，方便教練掌握場上態(tài)勢、球員體能等信息，可在運動中或者運動后對球員做出指導。

2　足球智能戰(zhàn)術(shù)板核心功能及其創(chuàng)新點

實時解算位置。通過二代北斗系統(tǒng)定位，把球員的地理位置轉(zhuǎn)化為場上的相對位置，同時在智能戰(zhàn)術(shù)板顯示屏上用實心點表示各球員，并在實心點附近標示出該球員姓名、司職位置及身體狀態(tài)，用空心點表示足球。

實時解算球員的跑動速度，足球的飛行軌跡和落點等參數(shù)。在球員跑動過程中，尤其是回防時，程序自動解算回防時與進攻球員的對位情況，分析防守位置是否合適，是否方便我方多名球員組織更有利的防守。

實時監(jiān)測球員身體情況。通過對平時訓練的監(jiān)測，程序會預先設定球員的身體情況、疲勞狀況、心理狀態(tài)等非戰(zhàn)術(shù)因素，并通過球員場上表現(xiàn)進行誤差修正，以更科學地解算球員在訓練或比賽時的身體狀況。

3　足球智能戰(zhàn)術(shù)板詳細設計

3.1北斗接收機分系統(tǒng)設計

為不影響其正常運動，系統(tǒng)設計時應遵循微型化，輕型化原則。導航模塊主要由北斗接收機構(gòu)成，用于處理接收到的北斗衛(wèi)星星歷文件和觀測數(shù)據(jù)。通信模塊主要功能是將球員戰(zhàn)術(shù)位置等參數(shù)實時發(fā)送給智能戰(zhàn)術(shù)板。存儲模塊主要作用是存儲接收比賽或訓練中實時的星歷文件。而供電模塊則需要具有小型化，輕型化，功耗低特點，從而延長待機時間。

3.2便攜式運動量及生理參數(shù)檢測儀分系統(tǒng)設計

便攜式運動量及生理參數(shù)監(jiān)測儀在線監(jiān)測和記錄人體運動數(shù)據(jù)，定量評估人體運動量和體能消耗程度，并以卡路里為單位的熱量形式實時顯示，從運動量和生理參數(shù)兩個方面評估體育鍛煉或訓練中運動是否過量，決定報警提示必要性。便攜式運動量及生理參數(shù)監(jiān)測儀是一套單片機系統(tǒng)，符合微型化、低功耗要求［2］。

3.3足球智能戰(zhàn)術(shù)板分系統(tǒng)設計

足球智能戰(zhàn)術(shù)板分系統(tǒng)主要包括通信模塊、位置解算模塊、存儲模塊、供電模塊和顯示屏五個部分。通信模塊主要功能是接收從每個球員端北斗接收機發(fā)送來的有識別號的星歷文件和觀測數(shù)據(jù)。位置解算模塊的主要功能是通過一系列解算，實時計算出每個球員在球場中的戰(zhàn)術(shù)位置。存儲模塊的主要功能是存儲比賽中運動員的位置、速度、體能消耗等重要參數(shù)信息，形成實戰(zhàn)數(shù)據(jù)庫，為以后訓練或賽事提供經(jīng)驗和參考。

4　足球戰(zhàn)術(shù)板設計的思考與展望

4.1軟件方面

由于足球場面積相比球員本身以及足球來說很大，采用北斗精密定位模式，定位精度不應超過米級，否則會對教練組在執(zhí)行決定時帶來很大的影響。同時，實時性也對于該足球戰(zhàn)術(shù)板提出了很高的要求，只有當數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綉?zhàn)術(shù)板上時，教練組才可能做出最優(yōu)化選擇［3］。

4.2硬件方面

在足球比賽中，球員之間可能發(fā)生激烈對抗，所以在球員身上佩戴的北斗接收機和便攜式運動量及生理參數(shù)監(jiān)測儀裝置需要具有抗震性，微型化特點，在不影響球員運動的前提下，更精確地確定球員的位置并掌握球員的身體狀況，同時減輕球員的負擔。

5　總結(jié)

我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)快速發(fā)展，其應用已滲透到國民經(jīng)濟各領(lǐng)域，不乏一些嶄新的方向。通過詳細的方案設計，戰(zhàn)術(shù)板可以在定位足球及球員位置、職位匹配性能分析與實時匹配性能分析、計算場上球員的進攻或防守成功率等方面為球隊決策帶來便利。同時，將該方案應用于青少年足球訓練中，從而進一步推動我國足球事業(yè)的發(fā)展，具有豐富的實用價值和廣闊的應用前景。

［1］Daniel Abel Kurzawa.GPS in Sport： Analysis and Determination of Fitness Levels［D］.The University of New South Wales Kensington. 2008.

［2］焦純， 盧虹冰， 王舒宜， 周智明， 張國鵬， 常小紅.基于MSP430的便攜式運動量及生理參數(shù)監(jiān)測儀設計［J］.電子產(chǎn)品世界， 2009.

［3］Kevin McGuigan. The use of GPS in Gaelic Games. Ulster GAA.