北斗+冬奥〡首都体育学院以科技力量助力冬奥

2022北京冬奥会离我们越来越近了。

本次冬奥会上，被提到最多的词就是“科技”，无人自动驾驶技术、绿色环保技术、5G智慧服务技术已经在冬奥赛场上投入使用，这些技术的使用不仅可以为冬奥会的举办保驾护航，也证明了中国的科技实力，而这些成绩的背后是无数技术人员的智慧与汗水。

近年来，首都体育学院围绕冬奥会冬残奥会筹备举办，发挥学科优势，大力推动体育科技创新，坚持面向世界体育科学技术前沿、面向国家重大战略需求、面向体育和健康事业主战场，搭建全国首个“体医工融合高精尖创新中心”，着力打造“体医工”融合发展创新模式，在全国体育科技创新中发挥引领示范作用，为首都国际科技创新中心、数字经济标杆城市、国际消费中心城市建设作出独特贡献。全力将学校打造成为“体育强国和健康中国战略实施的主力军、体育科技创新的排头兵。”

学校开展的“北斗冬奥应用示范项目”，已在延庆高山滑雪基地建成直接服务冬奥赛事，这是北斗技术在全国体育领域的首次应用，未来将在全市乃至全国起到引领示范作用。近日，我校传感网研究中心孙刚主任在接受北京市科学技术协会相关媒体的采访中对“北斗+冬奥”雪上智慧服务保障系统进行了详细的介绍。

北斗+冬奥系统 高精准时空技术与体育赛事的碰撞

北斗+冬奥系统，全称北斗+冬奥雪上智慧服务保障系统，是北斗高精准时空技术在体育领域中的首次应用，在原有的第二代系统上，引入了差分算法等相关技术的支持，定位精度大大提升，定位点输出频率达到50Hz，适合在高时速（130公里以上）竞技滑雪轨迹中使用，不仅可以对国家队冬奥备战给予有力的科技支持，同时也可以保障赛事环境和工作人员的安全。

“北斗+冬奥”体育科技应用示范项目的成功落地，极大地促进了“北斗+冰雪运动”、“北斗+体育”产业的大力发展，未来还能够带动其他惠民利民的产业的应用发展。首都体育学院创立了融合北斗高精准时空技术的运动健康传感网系统，通过传感技术、定位技术、运动大数据和人工智能分析技术与人体运动科学相结合，是运动健康领域的重要科技创新和基础信息建设。体育产业数字化和智能化技术创新将带来未来巨大的产业规模，同时将加速和促进北斗精准时空技术在中国数字体育产业中的融合和持续发展。

从比赛选手到工作人员都“关怀”的系统

北斗+冬奥雪上智慧服务保障系统到底是什么？到底保障了谁？又是如何进行保障的？首都体育学院首席、传感网研究中心孙刚主任逐一介绍。

北斗+冬奥”雪上智慧运动服务系统是由首都体育学院（北京国际奥林匹克学院）牵头，联合了北京理工大学、北京控股集团、国家高山滑雪队、兵器工业集团、汉朗科技、西物激光、北极星云等单位合作研发的智能化信息采集和分析系统，主要提供给“高山滑雪”、“越野滑雪”和“雪橇雪车”等项目进行运动员备战和赛事运营支持。它涵盖了运动员和教练、裁判、工作人员和赛事保障四个子系统：运动员科学训练服务系统、环境风速监测和决策系统、越野滑雪裁判智能辅助系统、工作人员雪场保障系统。

在运动员科学训练的支持上，项目团队联合研发出融合北斗高精度定位算法的可穿戴定位终端，结合其他智能穿戴和视觉采集设备，不仅可以采集运动员的心率、睡眠、血压等基础身体数据，还可以在运动轨迹中的关键位置识别运动员身体的20多个重要关节点变化，这样就可以捕捉运动员在实际运动过程中影响比赛成绩的重要数据，并做机理分析，比如骨骼肌肉系统的力、力矩、运动和变形，这样就实现了对运动员滑行状态细节的监测和分析，帮助教练员科学指导运动员的训练，综合优化提升运动员的技术能力，帮助运动员更加清晰的了解自己的特点，以备在比赛中取得更好的成绩。

在环境监测和决策系统上，北斗+冬奥系统中的环境风速监测子系统目前已经部署于延庆高山滑雪中心，可以通过无人机航拍建模合成的实际赛场三维地形数据，实时监控赛场中核心赛道的多个起跳点位置的环境气象条件，尤其是对滑雪比赛最重要的横向和纵向实时风速信息。通过北斗高精度定位技术与高精度激光测风雷达技术融合其它气象传感器，系统可以为冬奥会雪上运动赛场建立高精度位置网格化的实时气象数据，为赛事保障部门提供气象监测数据和超运动条件的预警信息，为冬奥会雪上运动赛事及日常运动训练的环境保障决策提供科学支撑。

在越野滑雪裁判上，北斗+冬奥系统中的越野裁判智能辅助子系统可以辅助场地内的裁判员抓取运动员比赛过程中的动作，针对有运动员出现犯规动作时进行录制，并做信息同步汇集和警示，可以实现运动员在山上比赛，主裁判在山下裁决，既保证了最少的裁判人力资源的投入，又保证了赛事的公平公正。该系统已经应用于崇礼越野滑雪中心的冬奥前测试赛中。

在工作人员的安全保障上，北斗+冬奥系统中的工作人员雪场保障子系统可以实时为工作人员定位，如果工作人员出现在场地的危险区域，系统将会设置虚拟的电子围栏，并实施报警操作，予以场地内人员的安全。除此之外，北斗+冬奥系统对场地内的压雪车、造雪机等高价值装备也进行了定位和电子围栏的手段进行管控，确保重要物资的安全。该系统已经部署于延庆高山滑雪中心，提供给赛事保障单位北控集团旗下相关部门使用。

也就是说，这套系统不仅可以监测雪场上风速等环境数据，对所有的参与人员都能够提供相应的服务与安全保障，是一个非常具有人文关怀的、有温度的服务保障系统。

测风速系统，让起跳科学又安全

北斗+冬奥的四个子系统在整个奥运史上属于首创，当问到孙刚主任哪个是最能够助力雪上运动的技术提升的项目时，孙刚主任笑了笑，给记者讲了一个笑话。

在滑雪项目中，风速是雪上运动的关键因素。滑雪赛道地理环境复杂，同时间山脊和山谷的风速都是不同的，风场环境变化不仅会影响比赛成绩，大于14米/秒的风速还会对运动员的安全造成严重的威胁。而在过去，是没有一个精准的系统可以测试到瞬时的风速，更多的教练和运动员使用的是“脱帽子法”，即脱下帽子，用头皮感受一下风速。这当然是个笑谈，但是也说明在过去很长一段时间内，大家都只能凭经验去感受风速，然后找到起跳的最佳时间。

然而北斗+冬奥环境监测子系统中，其中一个功能是激光测风雷达，突破了传统只能定点测风速的技术，这项技术通过多普勒震动效应，扫描整个切面的风谱图，为教练和运动员提供更加精准的风速数据，助力让每一次的起跳、转弯技术和成绩的提升。

难关重重，也击退不了攻克的决心

北斗+冬奥系统虽然历时短短10个月就研发成功，也配备了各领域的权威专家，但研发人员们依然经历了种种困难。

比如系统不仅要提供环境数据支持，设计使用的人员也很众多，这样一个多功能的复杂支持系统如何统一在一个终端内，数据回流是否会产生逻辑冲突，在软件的落地上都需要更精确的计算和设计。以及雪场场景更为复杂，地面基站的放置既不能占用赛道资源，还要提供精准的数据依据，这给选址也带来了麻烦。以及任务要求的交付工期非常短，又遇上了反复多发的疫情，这又阻碍了一些大型设备需要实地测试的进程。以及不同领域的专家要在不同的时空内进行异地协作，如何在这项复杂的研究中保证推进效率和信息的对称，对于每一个技术人员也是一种挑战。

那么这么多的困难，我们的技术人员是怎样一一克服的呢？孙刚主任认为，这应该是因为参与项目的每个人都具备高度的国家荣誉感，坚定为祖国争光的信念，而这种信念帮助大家战胜了种种困难。

孙刚主任表示，在参与整个北斗+冬奥项目的研发工作时，他切身的体会到了团队中人与人之间的奥林匹克精神：相互理解、友谊和团结，包括合作单位的人员，大家也都够感受到凝聚在一起想为冬奥做贡献的力量，相关领导亲自上山与技术人员一起解决面临的实际困难，在系统最后的实施阶段，设备的机构和安装是由首都体育学院的师生来完成的，为了保护现场环境，产生的垃圾也都需要他们亲自捡拾清理，大家都任劳任怨、毫无怨言。

北斗+奥运系统的投入使用，是北斗高精准时空技术在数字体育产业的一个重要的示范工程，不仅为冬奥会注入了更多的科技力量，也为整个体育产业留下了宝贵的可借鉴的样板工程财富。它让科技体育更加具备实用价值，也可带动相关的惠民利民运动健康产业的发展，未来，这项示范工程中融合的各种高新技术还可以使用在其他更广泛的场景中，包括竞走、马拉松等这些户外长距离的运动，以及足球、篮球等喜闻乐见的校园体育，都可以使用北斗+冬奥系统中的相关技术进行场景转化，助力每一个运动员科学化的提升比赛成绩，助力每个体育爱好者科学化的提高健康水平。

来源：蝌蚪五线谱网站