基于數(shù)據(jù)挖掘的體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與研究

尹亞晶

摘 要： 為了提高體育評(píng)價(jià)決策的性能，通過(guò)體育關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘?yàn)橄到y(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)行體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，構(gòu)建體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行系統(tǒng)的功能模塊化構(gòu)架和技術(shù)指標(biāo)分析，在嵌入式Linux的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，采用VIX總線技術(shù)進(jìn)行體育數(shù)據(jù)采集。設(shè)計(jì)基于互信息特征提取的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。在程序加載模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘代碼加載，采用Qt/Embedded 4.6創(chuàng)建體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)形用戶接口，實(shí)現(xiàn)可視化控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明，采用該系統(tǒng)進(jìn)行體育評(píng)價(jià)決策信息挖掘的準(zhǔn)確度較高，系統(tǒng)的可靠性較好。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)挖掘； 評(píng)價(jià)決策系統(tǒng)； 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)； 互信息特征

中圖分類(lèi)號(hào)： TN911.1?34； TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）09?0108?04

Abstract： In order to improve the performance of sports evaluation and decision?making， the data mining of the sports association data provides the data support for the mining system. The optimization design of the sports evaluation and decision support system was carried out. The overall structure model of the sports evaluation and decision support system was constructed to analyze the function modularization framework and technical index of the system. The software was developed in the embedded Linux kernel structure， in which the sports data is acquired with VIX bus technology. The data mining technology based on mutual information feature extraction was designed. The code of data mining is loaded in the program loading module. The Qt/Embedded 4.6 is used to create the user interface of the sports evaluation and decision support system to realize the visual control， and system software development and design. The simulation experiment and analysis were carried out for the system. The results show that the system has high accuracy to mine the sports evaluation and decision information， and high reliability.

Keywords： data mining； evaluation and decision system； system development； mutual information characteristic

0 引 言

采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和信息加工技術(shù)進(jìn)行體育評(píng)價(jià)智能決策，通過(guò)前期對(duì)運(yùn)動(dòng)員的體育關(guān)聯(lián)信息數(shù)據(jù)采集和體育成績(jī)匯總，為運(yùn)動(dòng)員的下一步訓(xùn)練提供數(shù)據(jù)支持。因此，研究體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)在提高體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科學(xué)性和合理性方面具有積極意義[1?2]。

當(dāng)前的體育評(píng)價(jià)決策方法主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方法[3]、SOM自組織映射學(xué)習(xí)方法和支持向量機(jī)方法[4?5]，結(jié)合嵌入式的集成控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和體育評(píng)價(jià)決策，但是上述方法需要大量的先驗(yàn)數(shù)據(jù)信息作為參照訓(xùn)練輸入，在信息缺乏的情況下數(shù)據(jù)挖掘的準(zhǔn)確度不好，且系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在集成度不高的問(wèn)題[6]。

對(duì)體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。本文在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心在于數(shù)據(jù)挖掘算法設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)體育成績(jī)和運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的挖掘，準(zhǔn)確反映運(yùn)動(dòng)員的生理狀態(tài)特征，為體育評(píng)價(jià)決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)

體育決策體育評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以安裝Windows系統(tǒng)，也可以安裝Linux系統(tǒng)?；贗EEE 488.2標(biāo)準(zhǔn)下Bus協(xié)議構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行體育關(guān)聯(lián)信息數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建HP E1485A/B多?？刂颇K作為體育評(píng)價(jià)決策支持的數(shù)據(jù)采集模塊，系統(tǒng)使用Qt/Embedded作為GUI實(shí)現(xiàn)體育評(píng)價(jià)決策支持的人機(jī)交互，采用X86架構(gòu)的GNU開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行系統(tǒng)的VIX總線數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建嵌入式Linux的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)架作為體育評(píng)價(jià)決策支持的處理內(nèi)核。面向物聯(lián)網(wǎng)的體育評(píng)價(jià)決策支持建立在通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，采用ARM作為核心控制單元[7?8]，在嵌入式Linux的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，面向物聯(lián)網(wǎng)的體育評(píng)價(jià)決策支持的進(jìn)程管理主要完成進(jìn)程的創(chuàng)建、中止、進(jìn)程間的通信及任務(wù)調(diào)度。本系統(tǒng)在LabWindows/CVI環(huán)境下設(shè)置ZLG7290初始化內(nèi)核，在云計(jì)算服務(wù)中心實(shí)現(xiàn)體育評(píng)價(jià)和數(shù)據(jù)采集，本文設(shè)計(jì)的體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸模型如圖1所示。

在嵌入式Linux的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)可分為兩部分：一個(gè)是下層與設(shè)備有關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，它直接與ROMFS文件系統(tǒng)進(jìn)行通信，并提供給上層一個(gè)統(tǒng)一的接口；另一個(gè)是上層與設(shè)備無(wú)關(guān)，根據(jù)內(nèi)核源碼目錄的輸入請(qǐng)求，通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口，將開(kāi)發(fā)、編譯好的程序通過(guò)網(wǎng)口、串口實(shí)現(xiàn)與設(shè)備的通信。體育決策支持系統(tǒng)主要由用戶控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和信息輸出模塊三大部分組成，具體功能結(jié)構(gòu)模塊如圖2所示。

1.2 系統(tǒng)的基本流程

體育決策支持系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的基本處理流程如下：

（1） 體育評(píng)價(jià)決策信息的采集過(guò)程。通過(guò)體育評(píng)價(jià)決策的采集，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘算法進(jìn)行體育關(guān)聯(lián)信息特征采集，為體育決策支持系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)輸入的基礎(chǔ)，采用統(tǒng)計(jì)信息處理的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采用VXI總線數(shù)據(jù)采集技術(shù)對(duì)體育關(guān)聯(lián)特征信息進(jìn)行測(cè)量，實(shí)現(xiàn)控制程序的加載，為體育決策支持系統(tǒng)提供信息輸入。

（2） 體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加工處理過(guò)程。在Linux內(nèi)核下進(jìn)行體育評(píng)價(jià)決策信息加載和信息加工，以嵌入式Linux為平臺(tái)構(gòu)建程序加載模塊，通過(guò)多通道信息采集和數(shù)據(jù)回放實(shí)現(xiàn)對(duì)體育決策支持系統(tǒng)集成智能控制信息處理。

（3） 數(shù)據(jù)挖掘存儲(chǔ)和人機(jī)交互過(guò)程。采用交叉編譯環(huán)境進(jìn)行體育決策支持系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘和人機(jī)交互，在虛擬機(jī)上安裝Linux控制目標(biāo)板，在Linux內(nèi)核下的引導(dǎo)加載程序（Boot loader）應(yīng)用程序“模擬”實(shí)現(xiàn)體育數(shù)據(jù)信息的挖掘存儲(chǔ)，采用LabWindows/CVI實(shí)現(xiàn)內(nèi)核解壓和可視化的數(shù)據(jù)分析。

2 互信息特征提取數(shù)據(jù)

3 系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

用嵌入式Linux技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)，構(gòu)建體育決策支持系統(tǒng)的嵌入式Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出總線和核心控制模塊通過(guò)譯碼和時(shí)序控制把采集的體育評(píng)價(jià)決策信息由PCI總線傳至PC，通過(guò)pwm_ioctl控制指令監(jiān)測(cè)體育關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，程序首先將體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)的VXI總線數(shù)據(jù)首址賦給地址指針，然后進(jìn)入循環(huán)體，通過(guò)燒寫(xiě)器燒寫(xiě)系統(tǒng)的VXI總線數(shù)據(jù)，總循環(huán)32次，每次發(fā)送8個(gè)字節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)特征采樣，得到系統(tǒng)的總線數(shù)據(jù)采集和燒寫(xiě)過(guò)程如圖3所示。

采用HP E1485A/B多?？刂菩酒c上位機(jī)通信，在MVB總線控制下進(jìn)行體育評(píng)價(jià)決策支持的VXI總線數(shù)據(jù)采集，包括Linux內(nèi)核啟動(dòng)，控制數(shù)據(jù)采集和信息監(jiān)控的時(shí)鐘采樣，代碼描述為：

class data mining technology ： public vpApp

{

public： Data transmission channel （） {}； //構(gòu)造函數(shù)

～myApp（） {}； //觸發(fā)設(shè)置

：initialize/Documents/nfs （“vp”） //輸入arm?linux?gcc

virtual void executable code directory （Customhpe1432_setTrigger vpAppHP E1562E：：Key， int mod） //VXI總線數(shù)據(jù)采集

private： busybox?1.14.2.tar.bz2 //指定適合的編譯工具

}

使用tar jxvf busybox?1.14.2.tar.bz2命令進(jìn)行解壓，初始化靜態(tài)變量（static variables）和簡(jiǎn)單的腳本菜單，執(zhí)行驅(qū)動(dòng)程序與操作系統(tǒng)之間的根文件目錄，建立根文件系統(tǒng)，在Linux系統(tǒng)中調(diào)用free_irq（）函數(shù)釋放中斷，module_init（）函數(shù)在模塊被加載到內(nèi)核時(shí)調(diào)用，通過(guò)主設(shè)備號(hào)向內(nèi)核注冊(cè)PWM相關(guān)寄存器，驅(qū)動(dòng)程序?yàn)椋?/p>

Busybox Settings ???>

#define MISC_DYNAMIC_MINOR ???>

[*]misc_registe /usr

Applets links（DYNAMIC_MINOR） ???>

（/home/Documents/nfs） .fops = &dev_fops，

s3c2440_pwm Tuning ???>

[*] Supports 3c2440_pwm_open /etc/networks

[*] owner： THIS_MODULE

[*] Tab completion

[*] pen： s3c2440_adc_open

[*]struct inode *inode

Shells ???>

??? Ash Shell Options //控制寄存器的設(shè)置

[*]Check s3c2440_adc_release（s

[*]Lash（（struct inode：aliased to hush）

對(duì)CAN的相關(guān)寄存器和RAM進(jìn)行初始化，運(yùn)行make以及make install進(jìn)行編譯和安裝，實(shí)現(xiàn)體育決策支持系統(tǒng)的算法編譯和程序加載，完成之后會(huì)在所選擇的路徑文件夾下生成bin、sbin文件夾以及l(fā)inuxrc文件。執(zhí)行時(shí)鐘頻率初始化、存儲(chǔ)器初始化、中斷初始化，完成SPORT0_TCLKDIV寄存器的配置，對(duì)體育評(píng)價(jià)決策數(shù)據(jù)的配置過(guò)程描述如圖4所示。

配置完成后，分別運(yùn)行A/D轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)完成A/D轉(zhuǎn)換器的打開(kāi)、關(guān)閉。采用Qt/Embedded 4.6創(chuàng)建體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)形用戶接口，實(shí)現(xiàn)可視化控制，在體育評(píng)價(jià)決策系統(tǒng)的指定安裝目錄下生成Qt/Embedded，修改最上層的Makefile文件，執(zhí)行交叉編譯，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)建。

4 系統(tǒng)調(diào)試和實(shí)驗(yàn)分析

首先在程序加載模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘程序的加載和數(shù)據(jù)寫(xiě)入，構(gòu)建體育決策支持系統(tǒng)集成智能控制的Linux內(nèi)核，VXI總線數(shù)據(jù)采集指定HP E1433A傳送數(shù)據(jù)到硬盤(pán)，對(duì)挖掘的體育統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行專(zhuān)家評(píng)價(jià)和決策，A/D采樣數(shù)據(jù)的采樣率設(shè)定為200 kHz，系統(tǒng)時(shí)鐘為120 MHz，數(shù)據(jù)采樣帶寬范圍為-10～20 dB。

根據(jù)上述仿真環(huán)境和參數(shù)設(shè)定，以體育評(píng)價(jià)決策信息挖掘的準(zhǔn)確度為測(cè)試指標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試分析，得到仿真結(jié)果如圖5所示。分析仿真結(jié)果得知，本文方法進(jìn)行體育信息數(shù)據(jù)挖掘的偏移量較小，誤差較低，提高了數(shù)據(jù)挖掘的精度，從而提高了體育評(píng)價(jià)決策能力。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文研究了體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，為科學(xué)的體育訓(xùn)練提供數(shù)據(jù)支撐，在嵌入式Linux的內(nèi)核結(jié)構(gòu)中進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，采用VIX總線技術(shù)進(jìn)行體育數(shù)據(jù)采集，設(shè)計(jì)基于互信息特征提取的數(shù)據(jù)挖掘算法，在程序加載模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘代碼加載，在嵌入式Linux的開(kāi)發(fā)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。測(cè)試結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有較好的體育信息數(shù)據(jù)挖掘性能，誤差較低，可控性較好，為體育評(píng)價(jià)決策提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

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