一种用于田径场训练人员定位及速度测量系统

本发明涉及田径运动器械，具体涉及一种用于田径场训练人员定位及速度测量系统。背景技术：1、速度是体育运动中非常重要的生物力学参数之一，它对于运动技术的诊断、训练强度的控制有重要的作用，在对速度向量进行研究分析时，首先要选择合适坐标系对速度进行描述。常用的描述方法有直角坐标描述法、极坐标和柱坐标描述法、曲线坐标以及球坐标描述法。最简单而又最常用的是直角坐标系，即正交的笛卡儿坐标系。在体育运动中也通常选择直角坐标系对速度进行描述。体育运动中所测速的对象是人体或运动器械。根据不同运动项目特点对速度测量的要求也不同。对于短跑、跳远和三级跳的助跑所测量的是直线速度；对跳远运动员的弹跳速度和铅球出手速度测量就需要测量水平速度和垂直速度，即二维速度；但对于跳高的助跑和起跳就必须测量在直角坐标系中三个方向上的速度分量才能够对其技术动作进行全面的描述。2、田径运动中对速度的测量方法随科学技术的进步而不断发展。然而现有技术中在对田径运动员跑步速度进行测量时普遍采用分段测速法，即在运动员的跑动路线上多点设置多个传感器信号接收器，通过接收多点的传感器信号来获取运动员的移动信息，然而由于田径运动员跑步过程中并非完全的直线运动，分段测速法测速法的测量结果并不能代表田径场训练人员的真实速度；同时，现有的装置不能精准的确定田径场训练人员在训练场上的实时位置。技术实现思路1、针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种用于田径场训练人员定位及速度测量系统。2、本发明的技术方案为：一种用于田径场训练人员定位及速度测量系统，包括起跑架、设置在起跑架上的控制箱、测速组件和与测速组件配套使用的定位组件；起跑架包括底板和设置在底板上端面的倒u型伸缩架；3、控制箱设置在底板上，且位于倒u型伸缩架外侧，控制箱上端设置有显示屏，控制箱内部设置有plc控制器；4、测速组件包括设置在控制箱内部且分别与显示屏、plc控制器电性连接的高速摄像机、设置在倒u型伸缩架顶部且与高速摄像机电性连接的摄像头、活动铰接在底板上端面的感应踏板、设置在控制箱内部且分别与高速摄像机、plc控制器电性连接的图像分析仪、计算主机和设置在倒u型伸缩架上用于调节高速摄像机拍摄角度的调节构件；底板上设置有与感应踏板卡接的限位座，限位座内顶部设置有与plc控制器电性连接的接触开关；感应踏板与底板之间设置有压缩弹簧；5、定位组件包括设置在控制箱内部且分别与plc控制器电性连接的距离传感器、红外信号接收器，和距离传感器配套使用的定位手环以及设置在定位手环上且与plc控制器电性连接的红外信号发射器。6、进一步地，调节构件包括贯穿倒u型伸缩架且与倒u型伸缩架转动卡接的旋转座、设置在旋转座上的旋转电机、设置在倒u型伸缩架内侧且位于旋转座外部的的安装箱和设置在安装箱内部一侧的推动电机；旋转座上端面两侧竖直设置有两个立板，摄像头的外壁两侧均设置有贯穿两个立板的转轴，两个转轴的端部均套设有扇形齿板；旋转电机的两端均设置有贯穿对应侧立板的输出轴，两个输出轴上均套设有与对应侧的扇形齿板啮合连接的驱动齿轮；推动电机的输出轴上设置有推动丝杠，推动丝杠上螺纹连接有推动板，推动板上固定顶端固定连接有与安装箱滑动卡接的推动杆，推动杆靠近旋转座的一端活动铰接有与旋转座下端面外侧田径场训练人员活动铰接的拨动杆；旋转电机、推动电机分别与plc控制器电性连接；7、说明：训练过程中，通过plc控制器分别控制旋转电机和推动电机启动，利用旋转电机带动驱动齿轮旋转，从而使得扇形齿板带动转轴和摄像头在立板上摆动；利用推动电机带动推动丝杠旋转，从而使得推动板沿安装箱移动，并推动推动杆沿安装箱移动，此时拨动杆推动旋转座在倒u型伸缩架上旋转，旋转座旋转过程中带动摄像头在水平面上旋转；从而使得摄像头拍摄角度能够根据田径场训练人员的移动做出适应性调整，提高了速度测量的准确性。8、进一步地，安装箱内底部设置有与推动板滑动卡接的导向滑槽；9、说明：通过设置导向滑槽使得推动板的移动更加稳定，从而使得摄像头的调节更加高效。10、进一步地，倒u型伸缩架顶端设置有位于摄像头外部的防护箱，防护箱前端滑动卡接箱门；11、说明：通过设置防护箱能够在系统搬运过程中对摄像头形成保护，同时也能够保证摄像头在恶劣天气下正常使用。12、进一步地，图像分析仪内部设置有与图像分析仪电性连接的图像绘制模块：13、说明：通过设置图像绘制模块，便于绘制田径场训练人员速度测量结果的变化曲线，从而能够对训练人员的训练方案做出调整，提高训练效果。14、进一步地，底板下底面两侧均滑动卡接有限位锥，两个限位锥的侧壁上均贯穿设置有开槽，两个开槽内部同一侧均设置有齿牙；底板上转动卡接有贯穿两个开槽的调节杆，调节杆上套设有分别与两个开槽内部的齿牙粘合连接的小齿轮；15、说明：使用时，旋转调节杆，利用小齿轮与齿牙的啮合作用使得限位锥沿底板向下移动后与田径训练场地接触，避免系统使用过程中移位，提高了训练人员速度测量以及定位结果的准确性。16、进一步地，限位锥的均活动铰接有支撑杆，两个支撑杆远离限位锥的一端均活动铰接有行走轮，两个支撑杆上均转动卡接有螺纹套，底板上贯穿设置有分别与两个螺纹套螺纹连接的调节螺杆；17、说明：旋转调节螺杆，使得两个螺纹套相互靠近，并拉动两个支撑杆沿限位锥旋转后相互靠近，并最终使得两个行走轮伸出底板后与田径训练场地接触，便于对系统进行移动调整，提高了本系统的使用便携性。18、进一步地，定位手环上设置有分别与plc控制器、显田径场训练人员示屏电性连接的心率传感器、体温传感器；19、说明：通过设置心率传感器和体温传感器，便于对训练过程中身体生理参数进行实时监测，从而提高了系统的安全性。20、进一步地，防护箱顶部设置有太阳能电池板；21、说明：利用太阳能电池板能够为本系统各用电设备供电，使得本系统在无外接电源时仍可以正常使用，从而提高了本系统的实用性。22、本发明还提供了一种用于田径场训练人员定位及速度测量方法，包括以下步骤：23、s1、将装置移动至田径训练场地，然后分别将显示屏、高速摄像机、31-摄像头、图像分析仪、计算主机和调节构件与外部电源连接；24、s2、将定位手环佩戴至田径运动员手腕部，田径运动员开始训练时脚踩感应踏板，此时感应踏板远离限位座，当田径运动员开始起跑后，感应踏板在压缩弹簧的作用下复位，并与限位座内部的接触开关接触；25、s3、当plc控制器接收到接触开关传递的起跑信号后，plc控制器控制显示屏、高速摄像机、摄像头、图像分析仪、计算主机和调节构件启动；利用摄像头实时拍摄田径运动员的跑步视频，并将跑步视频传输至图像分析仪进行分析计算主机利用数字图像分析技术对田径运动员的跑步速度进行计算，并将计算结果通过显示屏进行展示；同时，利用调节构件实时调节高速摄像机的拍摄角度；26、s4、田径运动员训练过程中，运动手环上的红外信号发射器不断向红外信号接收器发射红外信号，通过距离传感器测量田径运动员与起跑架之间的距离，从而实现田径运动员的准确定位。27、与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几点：28、第一、本发明结构设计合理，利用高速摄像机、图像分析仪和计算主机的协同作用，对田径场训练人员的实时跑步速度进行精准测量，所得测量数据更具有代表性，从而便于根据田径场训练人员的跑步速度变化趋势进行训练项目的适应性调节，有利于提高田径训练效果；29、第二、本发明利用距离传感器、红外信号接收器和红外信号发射器对不同田径场训练人员进行定位确认，从而便于及时准确分析不同田径场训练人员的训练数据；30、第三、本发明具有自动化程度高、操作便携的优势，避免了传统人工测量方式带来的测量误差问题，同时本发明能够适用于不同的田径训练场，实用性较强。