电子信息技术

本发明提供了一种自由泳四肢和口鼻出入水时间记录装置，包括供电模块(1)、压力传感器(2)、控制模块(3)和传输模块(4)，所述控制模块(3)用于接收压力传感器(2)采集的表压信号及记录每个采集值的采集时间，所述传输模块(4)用于将控制模块(3)存储的表压信号时间序列数据传输至外部的数字处理设备；本发明还公开了基于上述装置的数据分析方法，包括装置编号、标定、计时同步、数据采集、数据处理和数据绘图等。本发明的记录装置结构简单、使用方便、准确率高，对应的数据分析方法简单可靠，能对自由泳全过程左右手臂、左右足部和口鼻这三类身体部位的出入水时间进行客观准确记录并可视化绘图，从而帮助游泳者及其教练更好地感知、纠正和优化自由泳动作。

自由泳，作为一种适用性强、不限泳姿的竞技游泳比赛项目，在游泳比赛中占据最为重要的位置。爬泳由于具有姿势结构合理、阻力小、速度均匀、快速省力等优点，一般都被用于自由泳比赛中，故现在人们将自由泳和爬泳等同看待。但是，自由泳的学习难度较大，主要是自由泳十分讲究臂腿动作和呼吸的配合。为了保持身体的平衡和动作的协调，一套自由泳动作循环过程，一般可采取呼吸：臂划：腿打＝1：2：6的方法，即在两臂各划水一次的过程中进行一次呼吸，同时两腿交替打水，打水总次数为6次。自由泳一般采取只固定右边吸气或只固定左边吸气的方法，除了吸气过程口鼻部露出水面，其他时候口鼻部埋入水中，头部尽量位于身体中轴线上以减少运动阻力并维持身体平衡。以向右边吸气为例，通常的划水和呼吸技术动作为：右手入水之后，此时头部面向左下方，口鼻在水中慢慢呼气，随着右手臂划水到肩下的过程，头部慢慢转向右下方，同时口鼻加大呼气量，直到右手臂即将划出水面时，用力呼气；右手臂一划出水面，头部刚好能摆上水面，大口吸气，随着右手臂在空中移臂的过程，将头再次埋进水里，直到右手臂入水结束，这期间有一个闭气的过程，直到头部完全摆向左下方；然后，在左臂空中移臂至入水、划水的过程中，口鼻开始慢慢呼气，头部也慢慢摆向右侧，进行下一轮吸气的准备。

本发明的有益效果在于：本发明充分利用水的密度远大于空气的特点，只要游泳者的某个身体部位从空气中一经入水，则该部位所受流体压力值便会急剧上升。在此基础上，考虑到压力采集数据存在一定的波动，为了提高数据分析可靠性，设计了两个压力阈值，其中较小者为Pa，较大者为Pb。对某个身体部位，若符合条件1，即某时刻压力值大于等于Pb且其上一时刻压力值小于等于Pa，则意味着压力值急剧上升，该时刻存在入水行为；若符合条件 2，即某时刻压力值小于等于Pa且其上一时刻压力值大于等于Pb，则意味着压力值急剧下降，该时刻存在出水行为；若条件1、2均不符合，则该时刻不存在出入水行为，该时刻及其上一时刻均处于同一流体介质内。基于这一原理，设计的出入水时间记录装置只包括常见的供电模块、压力传感器、控制模块和传输模块，由于出入水过程存在压力骤变，故其中的压力传感器也不需要很高的精度，故装置结构简单、准确率高；数据分析过程，数据的处理方法仅仅涉及简单的压力值大小比较和特征值赋值操作，算法简单高效，相比人工感知或肉眼观察游泳动作的方法，本发明的数据分析方法简单可靠、客观准确；由于特征值赋值操作后仅包括‑5至5之间的11个整数值，除0之外的特征值均对应着某个身体部位的出入水动作，同一幅图中所有非零特征值按时间先后顺序依次相连形成的折线段也就简单清晰地展示了自由泳四肢和口鼻的出入水动作过程，易于对比观察和理解。