基于ZigBee技術的敏捷訓練系統(tǒng)

劉煥斌++魏振鋼

摘 要隨著計算機技術及傳感器技術的快速發(fā)展，競技體育訓練的智能化時代已經來臨。本文中所提到的敏捷訓練系統(tǒng)是一種基于ZigBee無線通信網絡技術開發(fā)的、能夠實時反應敏捷訓練情況的系統(tǒng)。首次打破了傳統(tǒng)敏捷訓練存在的缺陷，極大地提高訓練效率，并將訓練結果直觀地反映給教練員和運動員。本文論述了基于ZigBee無線通信網絡技術的敏捷訓練系統(tǒng)的研究與開發(fā)過程。

【關鍵詞】敏捷訓練 ZigBee網絡 Android移動終端

在體育領域中，靈敏性訓練是指運動員根據教練員指示或輔助儀器的指引而做出相應的動作的訓練項目。在各個專業(yè)運動隊中，靈敏性訓練多數(shù)采用人工指揮等傳統(tǒng)手段，即通過教練員對運動員實施指令，運動員按照指令做出相應的快速反應，這樣的靈敏性訓練對于運動員靈敏性的提高是沒有任何意義的。

敏捷訓練系統(tǒng)是一以新興的無線傳感技術為主線，集計算機軟硬件技術和電子應用技術為一體的智能化設備，具有使用簡單、攜帶方便等特性。該系統(tǒng)的工作原理：基于Android平臺的中央控制器通過ZigBee網絡發(fā)送激活指令啟動指定敏捷感應器上的光電傳感器，同時光電傳感器上的信號源會發(fā)出光聲信號作為提示；當運動員收到信號后，迅速移動并遮擋激活的敏捷感應器上的信號源；此時敏捷感應器將啟動與關閉的時間差傳回中央控制器；中央控制器接收到數(shù)據后發(fā)送另一個啟動信號，如此循環(huán)測試并記錄相關數(shù)據。

本系統(tǒng)分為三個模塊，分別是中央控制模塊、敏捷感應模塊、和無線通訊模塊，如圖1所示。

1 敏捷感應模塊

敏捷感應模塊由若干個敏捷感應器組成，而每個敏捷感應器又分成紅外線收發(fā)器和無線收發(fā)器兩部分。紅外收發(fā)器實現(xiàn)光電信號的轉換，無線收發(fā)器則通過ZigBee網絡實現(xiàn)命令和數(shù)據的發(fā)送和接收。

紅外收發(fā)器是由發(fā)送端和接收端兩部分組成的，發(fā)送端采用控制電路將待發(fā)送的信號編碼轉換為脈沖信號，通過發(fā)射管經過透鏡發(fā)射紅外信號。

無線收發(fā)器是敏捷感應模塊的最重要的組成部分，其核心是CC2530，一款由德州儀器公司研制主要使用在IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE應用的芯片。

2 基于ZigBee技術的無線通訊模塊

敏捷訓練系統(tǒng)的無線通訊模塊主要實現(xiàn)敏捷感應模塊與中央控制模塊之間的數(shù)據與命令的交互，鑒于該系統(tǒng)是近距離的感應設備且要求傳輸安全、功耗小，因此本系統(tǒng)各個模塊之間的通訊采用ZigBee技術實現(xiàn)。

2.1 ZigBee技術概述

ZigBee技術主要適用于自動控制領域，尤其是距離短、功耗低且傳輸速率不高的電子設備之間進行的數(shù)據傳輸以及有周期性、間歇性數(shù)據傳輸?shù)膽谩?/p>

2.2 ZigBee網絡的組建

ZigBee技術的組網功能非常強大，按照其網絡拓撲結構可分為星形，樹形，和網形。根據本系統(tǒng)中敏捷感應器數(shù)量固定并且數(shù)量較少的特點，本系統(tǒng)的ZigBee網絡采用星形結構。

3 中央控制模塊

中央控制模塊是由Android移動客戶端和ZigBee網絡協(xié)調器組成。Android移動客戶端主要是Android平板電腦和客戶端軟件系統(tǒng)，其主要功能是實現(xiàn)敏捷感應模塊控制指令的發(fā)送和敏捷數(shù)據的接收，以及對接收到的數(shù)據進行分析與處理。ZigBee網絡協(xié)調器主要負責無線自組織網絡的組建以及敏捷指令和數(shù)據的轉發(fā)。

4 結語

本系統(tǒng)最終實現(xiàn)了一種應用于運動員訓練的敏捷訓練系統(tǒng)。它能夠方便快捷地測量運動員的敏捷反應數(shù)據。

參考文獻

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作者單位

中國海洋大學信息科學與工程學院 山東省青島市 266100