构建智能可穿戴设备运动伤病管理系统，实现运动负荷监测和运动风险预测智能化
如何使运动员避免伤病并能以最佳状态上场比赛、延长运动员的职业生涯是竞技体育领域长久以来关注的问题。相关数据显示，美国职业棒球联盟在1年中用于运动员伤病治疗就要花费10亿美元。通过构建基于智能可穿戴设备的伤病管理系统，精准采集动作、心率及肌电数据，可以实现最佳训练方案制定和伤病预防。运动负荷是决定竞技运动表现的关键影响因素，其量化调节和精细化控制是当前运动训练科学化的一个主要发展趋势]。可穿戴设备通过监测心肺功能、体液和神经肌肉等生理学指标，评估最大摄氧量、训练负荷、恢复时长等指标，实时评估人体运动健康状况。GPS、陀螺仪和加速度计等传感器还可以监测和分析运动员的跑动能力、变向次数、负荷累积等指星空体育官网登录标，由人工智能驱动的软件分析系统能基于采集到的数据进行有效的运动负荷评估，提出有针对性的训练计划调整建议，进行运动损伤预警，减小运动伤病发生的概率。近年来，更多研究正在通过构建人工神经网络模型以识别与判定动作类别及能量消耗，从海量的数据集中通过数据驱动的学习过程识别变量的非线性变化，构建复杂系统模型以从多视角诊断运动损伤成因以有效地预测运动损伤的发生。人工智能技术正在辅助教练员在训练中及时而有效地进行运动负荷控制并给予运动员适时的反馈，避免过度训练和降低运动损伤风险，增强运动员的内在动机和产生更好的神经肌肉适应性。
为了在不影响运动员正常发挥的前提下采集数据，人体穿戴式传感器的功能日益集成化，外观也日益微型化[7。中国自由式滑雪空中技巧国家队在冬奥备战中使用了基于可穿戴设备的运动表现分析系统，通过内嵌智能微型传感器的动作捕捉紧身衣、紧身裤、鞋垫、手套来收集记录穿戴者的肢体各部位的加速度、角速度等数据8]。相比传统的光学传感器，应用惯性传感器的智能服装具有信息数据捕捉更准确、全天候、抗干扰能力强等更多优势。为了不影响运动员比赛，这些智星空体育官网登录能可穿戴设备中的传感器重量和尺寸都非常小。目前有一些健身衣内置了心电、呼吸和肌电等传感器，不仅可以计步、监测心率，以及监测人体不同部位肌肉力量的训练情况，还可以将数据同步至APP 以转化为可视化图表，实现对身体锻炼情况的精准把控，辅助教练员及时调整训练计划回]。同时，这些健身衣还具有高延展性，材料透气、防水且防晒等性能，提高了穿戴舒适性。随着可穿戴设备数据采集材料等硬件和智能算法的日益进步，结合教练员和运动员的切实需要，目前人们正致力于实现可穿戴设备的无创、无干扰和智能化驱动，从而实现科学化训练的精准助力。
囿于单一传感器监控训练过程的局限性，发展多传感器训练信息融合技术，全方位捕捉训练信息、优化训练监控和辅助已经成为业界共识[0]。此技术是将各类传感器采集到的信息，运用神经网络、模糊推理等智能算法将那些在时间和空间上相关的信息进行有效组合，提高系统预测结果的信效度及稳定性。实际上，人们已经发现，训练量化评价的有效性和可靠性受限于场地范围过大、身体对抗激烈、恶劣极寒天气等不利因素，即便单个传感器使用了更高的采样频率、更精细的特征集和分类器，仍难以确保对运动员跑动能力测评的准确性，但通过使用多类传感器协同采集，其在动作识别方面的精确度及效率都超过了单个传感器[]。因此，应用人体传感网络技术将单一传感器采集到的运动参数和生理参数通过信号处理和机器学习等智能算法汇总至一个数据处理平台中，加速研发智能一体化训练管理系统，可为竞技体育的发展增效赋能。
