雪山上架起“千里眼”

在高低起伏的雪山賽道上，滑雪運動員飛馳而過，其位置、運動狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息的傳輸需要克服低溫、復(fù)雜地形等挑戰(zhàn)。北京理工大學(xué)科研團隊利用“冬季項目場景三維感知及重建技術(shù)”，研發(fā)出適合低溫環(huán)境運行的無人機載激光雷達掃描系統(tǒng)，實現(xiàn)了高精度重建雪場和訓(xùn)練數(shù)據(jù)的實時傳輸，為國家隊備戰(zhàn)冬奧提供技術(shù)支持。

量身定做“仿真雪場”

“你看，運動員在雪道上側(cè)身轉(zhuǎn)彎、蜷身下蹲、跳躍起伏……每個細微的動作都能被清晰地呈現(xiàn)。”北理工光電學(xué)院副教授張海洋在電子屏上展示著用三維激光雷達掃描系統(tǒng)搭建的崇禮滑雪場場景，兩架搭載激光雷達系統(tǒng)的無人機就擺放在他身邊。科研團隊通過測量跳臺滑雪、高山滑雪、越野滑雪等項目的三維場景數(shù)據(jù)，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)把場景信息顯示出來，結(jié)合對運動員的實時跟蹤數(shù)據(jù)，還原雪道的真實場景。

由于每個項目都有自身的技術(shù)特點，團隊還需要根據(jù)運動員和教練員的需求為其量身定做“仿真雪場”。張海洋舉了個例子：“高山滑雪隊尤其關(guān)注運動員出入旗門的速度和位置變化，所以我們要特別測量出每個旗門的位置并計算出運動員通過旗門的速度變化，將數(shù)據(jù)清晰地呈現(xiàn)在教練面前。”

尋找“消失”的信號

此前，滑雪運動員一旦進入冰天雪地的賽道，教練就很難掌握其位置，張海洋解釋，掌握運動員的運動細節(jié)，如高山滑雪運動員通過旗門時雪板和旗門的距離、雪車雪橇進入彎道時的角度、運動員騰空時與地面的相對位置等，對運動員和教練全面掌握賽道狀況，開展有效、科學(xué)的訓(xùn)練和指導(dǎo)都具有重要意義。

尋找信號其實就是對運動員進行精準(zhǔn)定位。“滑雪運動速度快，運動員時速可達140公里，很難實現(xiàn)定位。”張海洋說，科研團隊經(jīng)過反復(fù)試驗，借助高速相機、高幀頻發(fā)射機，運用北斗定位系統(tǒng)配合固定基站，將定位精度提高到了5厘米左右。

助力國家隊備戰(zhàn)冬奧

目前，運動員的位置信息可以通過帶有5G模塊的傳感器實時傳到云服務(wù)器上，并在移動端直接獲取。“通信效率大大提高，雪道的坡度、長度，運動員的速度、加速度、滑行距離、轉(zhuǎn)彎半徑等數(shù)據(jù)，都可以迅速計算出來，并及時呈現(xiàn)給教練。”張海洋介紹。

如今，“冬季項目場景三維感知及重建技術(shù)”相關(guān)成果已應(yīng)用于國家隊日常訓(xùn)練，并為國家隊備戰(zhàn)冬奧提供技術(shù)支持。三維構(gòu)建雪場配合運動員的高精度運動信息，能夠幫助教練糾正訓(xùn)練動作，提高運動員的訓(xùn)練效率，同時還能用于室內(nèi)仿真訓(xùn)練。

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