在高低起伏的雪山賽道上，滑雪運(yùn)動(dòng)員飛馳而過，其位置、運(yùn)動(dòng)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(tuán)隊(duì)利用“冬季項(xiàng)目場(chǎng)景三維感知及重建技術(shù)”，研發(fā)出適合低溫環(huán)境運(yùn)行的無人機(jī)載激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高精度重建雪場(chǎng)和訓(xùn)練數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，為國(guó)家隊(duì)備戰(zhàn)冬奧提供技術(shù)支持。

量身定做“仿真雪場(chǎng)”

“你看，運(yùn)動(dòng)員在雪道上側(cè)身轉(zhuǎn)彎、蜷身下蹲、跳躍起伏……每個(gè)細(xì)微的動(dòng)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(dá)掃描系統(tǒng)搭建的崇禮滑雪場(chǎng)場(chǎng)景，兩架搭載激光雷達(dá)系統(tǒng)的無人機(jī)就擺放在他身邊。科研團(tuán)隊(duì)通過測(cè)量跳臺(tái)滑雪、高山滑雪、越野滑雪等項(xiàng)目的三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)把場(chǎng)景信息顯示出來，結(jié)合對(duì)運(yùn)動(dòng)員的實(shí)時(shí)跟蹤數(shù)據(jù)，還原雪道的真實(shí)場(chǎng)景。

由于每個(gè)項(xiàng)目都有自身的技術(shù)特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)還需要根據(jù)運(yùn)動(dòng)員和教練員的需求為其量身定做“仿真雪場(chǎng)”。張海洋舉了個(gè)例子：“高山滑雪隊(duì)尤其關(guān)注運(yùn)動(dòng)員出入旗門的速度和位置變化，所以我們要特別測(cè)量出每個(gè)旗門的位置并計(jì)算出運(yùn)動(dòng)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(hào)

此前，滑雪運(yùn)動(dòng)員一旦進(jìn)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(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)，如高山滑雪運(yùn)動(dòng)員通過旗門時(shí)雪板和旗門的距離、雪車雪橇進(jìn)入彎道時(shí)的角度、運(yùn)動(dòng)員騰空時(shí)與地面的相對(duì)位置等，對(duì)運(yùn)動(dòng)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(hào)其實(shí)就是對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行精準(zhǔn)定位。“滑雪運(yùn)動(dòng)速度快，運(yùn)動(dòng)員時(shí)速可達(dá)140公里，很難實(shí)現(xiàn)定位。”張海洋說，科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，借助高速相機(jī)、高幀頻發(fā)射機(jī)，運(yùn)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(guó)家隊(duì)備戰(zhàn)冬奧

目前，運(yùn)動(dòng)員的位置信息可以通過帶有5G模塊的傳感器實(shí)時(shí)傳到云服務(wù)器上，并在移動(dòng)端直接獲取。“通信效率大大提高，雪道的坡度、長(zhǎng)度，運(yùn)動(dòng)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(jì)算出來，并及時(shí)呈現(xiàn)給教練。”張海洋介紹。

如今，“冬季項(xiàng)目場(chǎng)景三維感知及重建技術(shù)”相關(guān)成果已應(yīng)用于國(guó)家隊(duì)日常訓(xùn)練，并為國(guó)家隊(duì)備戰(zhàn)冬奧提供技術(shù)支持。三維構(gòu)建雪場(chǎng)配合運(yùn)動(dòng)員的高精度運(yùn)動(dòng)信息，能夠幫助教練糾正訓(xùn)練動(dòng)作，提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效率，同時(shí)還能用于室內(nèi)仿真訓(xùn)練。

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