数字化标枪的上位机界面设计文献综述
1 引言
随着竞技体育的发展，体育科研对于运动员成绩的提高起到了越来越重要的作用[1]。在对标枪进行气动力风洞实验的基础上，对男子标枪和新规则女子标枪的初速度、出手角度、初始攻角、初始俯仰角速度、初始偏航角、标枪自转和出手高度等飞行初始条件对标枪飞行远度的影响进行计算机模拟计算和定量分析，分别得出了男女标枪的最佳飞行初始条件组合和运动员的实际最佳初始条件组合，可以为运动员了解和运用标枪飞行的初始条件、改进投掷技术、提高训练效果、创造优异成绩提供了理论依据[2]。为了获得投掷时几个动力学参数的反馈信息，为科研和训练服务[3]，数字式的运动器材在其中便起着重要的作用。
而数字式的运动器材并无法直接显示众多关键的运动参数，大部分关键数据需要通过程序处理来获得，因此需要配合上位机界面程序读取并处理数据，得到数字化标枪的运动参数，显示其投掷过程中的运动学信息。
2 影响标枪飞行远度的相关因素
数字化标枪主要要获得的测量数据便是影响标枪飞行远度的相关运动学参数。当标枪的参数不变以及在无风的情况下，标枪的飞行远度取决于标枪出手时的飞行初始条件，主要有：初速度、出手角度、初始攻角、初始俯角速度、出手高度、标枪的偏航与自转等。在对影响标枪飞行远度的各种初始条件进行分析之后，应该认识到，在所有初始条件中，只有初速度对于提高标枪飞行远度的影响是无限的，运动员改进投掷技术、提高身体训练水平、发展专项力量，其最终目的还是要提高标枪的出手速度，其它初始条件的改善对于提高成绩的影响范围是有限的[4]。
3 数字化标枪的相关研究及应用
在与数字化标枪相关的研究中，有通过3D电影或视频研究比较了不同技能等级男性标枪投掷者（精英，爱好者，新手）之间的投掷技术的三维释放参数和重要特征，在所有三者之间发现投掷距离和释放速度的显著差异。除此之外，发现存在明显差异的释放参数（爱好者和新手组之间）是偏航角[5]。还有的标枪三维释放参数研究是使用两个锁相的以100Hz的帧速率松下1PL照相机拍摄电影胶片，并且每隔一帧进行数字化，来研究女子和男子标枪比赛的最佳投掷的三维运动学分析[6]。
除了标枪的三维运动学分析以外，与数字化标枪相关的研究便是数字化铁饼的相关研究。对于铁饼项目来说，广泛采用二维平面摄影以及三维测力平台来揭示人体对铁饼的作用规律，并不能清楚地揭示人手对于铁饼的作用过程，而这才是体育教学、教练员和运动员最关心的问题[7]。数字化铁饼主要也是进行铁饼的三维信息采集。数字化铁饼三维信息采集系统的核心是内装电阻应变片，加速度传感器、角速度传感器的铁饼，其质量，直径等都与国际标准男、女铁饼的外形尺寸和重量相同[8]。在体育科研领域中，尤其对于铁饼投掷而言，实时地获取运动员投掷过程中铁饼的运动学和动力学数据，对于定量分析运动员的技术动作具有十分重要的意义[9]。为了精确检测铁饼投掷的运动特征参数，设计了一种基于MEMS惯性测量单元和STM32F103微处理器的数字铁饼系统,阐述了系统传感单元选择与配置、硬件电路设计和软件设计。针对铁饼竞技运动对数据精度的要求,通过对陀螺仪静态漂移误差的分析,给出一种补偿MTi陀螺仪随机漂移误差的Kalman算法[10]。利用数字铁饼采集到的数据，可以反映出铁饼运动员铁饼投掷过程中的运动特征,为运动员改进技术、提高成绩提供科学的依据[11]。
