基于北斗系统的智能足球战术板设计

庄启智　路维峰河海大学地球科学与工程学院

基于北斗系统的智能足球战术板设计

庄启智路维峰
河海大学地球科学与工程学院

目前足球教练通常依靠肉眼和经验来判别球员的跑动位置及体能消耗情况，难免出现误差和疏漏。本文提出一种基于北斗系统的智能足球战术板设计方案，基于二代北斗系统，结合便携式运动量及生理参数监测仪，能够在战术板上实时显示球员位置和生理状况，具有战术分析，球员体能消耗监测等功能，有助于教练及时掌握球场局势并快速做出对应决策。同时，本案将球员战术位置和球员生理状况一体化设计，兼备多种功能，具有广泛的应用前景和商业价值。

北斗系统 足球 战术板

1　引言

在现代足球运动中，场上球员们时刻处于奔跑过程中，球员间的战术位置与足球位置难以通过肉眼观察来准确判断，给场上球员做出下一步决策、动作造成一定影响。作为教练，在场下则更加难以掌握全局。如何利用现代化观测手段优化足球运动是值得思考的问题。

本文提出一种基于二代北斗系统的智能足球战术板设计方案。将二代北斗系统和便携式运动量及生理参数检测仪相结合运用到足球战术板上，构建一种新的球员训练方式。将球员在足球场上的位置精确、直观地显示在战术板上，并且实时监测球员的生理参数，方便教练掌握场上态势、球员体能等信息，可在运动中或者运动后对球员做出指导。

2　足球智能战术板核心功能及其创新点

实时解算位置。通过二代北斗系统定位，把球员的地理位置转化为场上的相对位置，同时在智能战术板显示屏上用实心点表示各球员，并在实心点附近标示出该球员姓名、司职位置及身体状态，用空心点表示足球。

实时解算球员的跑动速度，足球的飞行轨迹和落点等参数。在球员跑动过程中，尤其是回防时，程序自动解算回防时与进攻球员的对位情况，分析防守位置是否合适，是否方便我方多名球员组织更有利的防守。

实时监测球员身体情况。通过对平时训练的监测，程序会预先设定球员的身体情况、疲劳状况、心理状态等非战术因素，并通过球员场上表现进行误差修正，以更科学地解算球员在训练或比赛时的身体状况。

3　足球智能战术板详细设计

3.1北斗接收机分系统设计

为不影响其正常运动，系统设计时应遵循微型化，轻型化原则。导航模块主要由北斗接收机构成，用于处理接收到的北斗卫星星历文件和观测数据。通信模块主要功能是将球员战术位置等参数实时发送给智能战术板。存储模块主要作用是存储接收比赛或训练中实时的星历文件。而供电模块则需要具有小型化，轻型化，功耗低特点，从而延长待机时间。

3.2便携式运动量及生理参数检测仪分系统设计

便携式运动量及生理参数监测仪在线监测和记录人体运动数据，定量评估人体运动量和体能消耗程度，并以卡路里为单位的热量形式实时显示，从运动量和生理参数两个方面评估体育锻炼或训练中运动是否过量，决定报警提示必要性。便携式运动量及生理参数监测仪是一套单片机系统，符合微型化、低功耗要求［2］。

3.3足球智能战术板分系统设计

足球智能战术板分系统主要包括通信模块、位置解算模块、存储模块、供电模块和显示屏五个部分。通信模块主要功能是接收从每个球员端北斗接收机发送来的有识别号的星历文件和观测数据。位置解算模块的主要功能是通过一系列解算，实时计算出每个球员在球场中的战术位置。存储模块的主要功能是存储比赛中运动员的位置、速度、体能消耗等重要参数信息，形成实战数据库，为以后训练或赛事提供经验和参考。

4　足球战术板设计的思考与展望

4.1软件方面

由于足球场面积相比球员本身以及足球来说很大，采用北斗精密定位模式，定位精度不应超过米级，否则会对教练组在执行决定时带来很大的影响。同时，实时性也对于该足球战术板提出了很高的要求，只有当数据实时传输到战术板上时，教练组才可能做出最优化选择［3］。

4.2硬件方面

在足球比赛中，球员之间可能发生激烈对抗，所以在球员身上佩戴的北斗接收机和便携式运动量及生理参数监测仪装置需要具有抗震性，微型化特点，在不影响球员运动的前提下，更精确地确定球员的位置并掌握球员的身体状况，同时减轻球员的负担。

5　总结

我国北斗卫星导航系统快速发展，其应用已渗透到国民经济各领域，不乏一些崭新的方向。通过详细的方案设计，战术板可以在定位足球及球员位置、职位匹配性能分析与实时匹配性能分析、计算场上球员的进攻或防守成功率等方面为球队决策带来便利。同时，将该方案应用于青少年足球训练中，从而进一步推动我国足球事业的发展，具有丰富的实用价值和广阔的应用前景。

［1］Daniel Abel Kurzawa.GPS in Sport： Analysis and Determination of Fitness Levels［D］.The University of New South Wales Kensington. 2008.

［2］焦纯， 卢虹冰， 王舒宜， 周智明， 张国鹏， 常小红.基于MSP430的便携式运动量及生理参数监测仪设计［J］.电子产品世界， 2009.

［3］Kevin McGuigan. The use of GPS in Gaelic Games. Ulster GAA.