一、研究目的
自行车前进的动力主要来自运动员的踏蹬。自行车的踏蹬是一种双侧对称的、周期性的闭链圆周运动。骑行者双脚踏蹬，力作用于曲柄，通过链条和齿轮传递至后轮，产生人车整体的推动力。
理论上，踏蹬力垂直作用于曲柄的分力是有效作用力，受各种条件的影响，踏蹬力不可能始终保持与曲柄垂直，因此采取合适的踏蹬频率、角度、坐高以及身体姿势才能获得最佳的踏蹬效率。
当今竞技体育已向数字化、信息化、科学化方向发展，多学科交叉公关是大势所趋。本研究拟采用先进的高精度GPS、三轴加速度传感器和蹬踏压力传感器技术将车、脚蹬及运动员运动过程中的各个参数量化。对竞技运动来说，此研究能提高自行车训练状态信息采集、使用能力，通过大数据分析找出训练差距，以提高训练水平；对大众健身而言，此研究使自行车爱好者对自己锻炼效果的掌握数字化、直观化。
二、研究方法
主要用到的先进测试技术有：
(一)可穿戴ANT无线心率带，测试运动员实时身体状态；
(二)使用高精度三维加速度传感器测量自行车全程前进的加速度运动姿态；
(三)高精度MEMS气压高度传感器，感知测试运动海拔高度变化情况；
(四)GPS卫星定位技术，测量自行车运动轨迹和速度等信息；
(五)通过专用自行车中轴力矩传感器，测量运动员蹬踏力矩、输出功率、踏频等动力输出参数；
(六)车载终端嵌入式MCU通过智能处理和计算分析，得到心率、气压高度、温度、蹬踏力曲线、最大/平均力、位移、蹬踏频率、瞬时/最大/最小/平均车速、全程车速曲线等信息，通过GPRS模块将数据发送到网络；
(七)随着测试数据与分析结果的不断扩充，结合训练专家的训练指导意见，逐步建立与完善专家知识库，使系统分析的智能化程度逐渐提升。
三、研究结果
(一)竞技体育用自行车运动监测装置
自行车遥测装置由三个部分组成：第一部分是车载信息采集终端，包括：码表显示器，集成测试装置(包括用于气压高度测量、环境温度测量、运动速度测试、三轴加速度测试和蹬踏力矩测试，参数数据存储，测试信息实时发射的部件)、运动员心率无线测试的部件。心率带和集成测试装置分别通过ANT技术将测试数据实时传送至码表显示器上。
图1 码表显示器
图2 集成测试装置
图3 心率带
图4 自行车车载测试装置硬件组成图
图5 显示码表外观图
图6 遥测信息接收显示系统
第二部分是遥测信息接收显示系统，包括：便携式计算机(笔记本电脑)、3G上网卡、ADSL计算机服务器等。教练可在教练车上收集、观看运动员运动训练信息。
第三部分是自行车专业训练用运动员实时接收处理软件，软件的各种显示界面见图7、图8、图9。
图7 自行车专业运动员数据处理软件的首界面
图8 个人信息设置界面
图9 个人数据显示界面
(二)自行车运动爱好者运动信息分析评估系统
打开浏览器(建议IE浏览器或360浏览器)，输入网址http：//116.255.173.154：9322。界面见图10。
图10 自行车运动信息在线评估分析系统显示界面
四、小结
本研究严格按照河北省科技厅、河北省体育局要求，完成自行车运动实时遥测装置的技术指标，申请国家实用新型专利一项，专利号：201420747377.9；完成研究报告一篇；课题组成员参加2013年国际运动训练监控研究进展学术研讨会并发表《优秀男子自行车运动员强度训练的心率指标的量化控制》会议论文一篇；培养硕士研究生两名。完成了两项社会效益目标：(一)拟将研究结果作为新产品投入市场进行推广，服务于自行车业余爱好者，并已为自行车运动爱好者建立“自行车运动信息在线评估分析系统”，网址为：http：//116.255.173.154：9322/。(二)确保重点运动员圆满完成第十二届全运会的比赛任务。
河北省体育科学研究所 李媛
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