本次冬奧會上，被提到最多的詞就是科技，無人自動駕駛技術(shù)、綠色環(huán)保技術(shù)、5G智慧服務(wù)技術(shù)已經(jīng)在冬奧賽場上投入使用，這些技術(shù)的使用不僅可以為冬奧會的舉辦保駕護航，也證明了中國的科技實力。
而這些成績的背后是無數(shù)技術(shù)人員的智慧與汗水，下面讓我們跟隨首都體育學(xué)院首席傳感網(wǎng)研究中心孫剛主任的腳步，了解北斗+冬奧雪上智慧服務(wù)保障系統(tǒng)，去窺見冬奧的科技一角。
北斗+冬奧系統(tǒng) 高精準時空技術(shù)與體育賽事的碰撞
北斗+冬奧系統(tǒng)，全稱北斗+冬奧雪上智慧服務(wù)保障系統(tǒng)，是北斗高精準時空技術(shù)在體育領(lǐng)域中的首次應(yīng)用，在原有的第二代系統(tǒng)上，引入了差分算法等相關(guān)技術(shù)的支持，定位精度大大提升，定位點輸出頻率達到50Hz，適合在高時速（130公里以上）競技滑雪軌跡中使用，不僅可以對國家隊冬奧備戰(zhàn)給予有力的科技支持，同時也可以保障賽事環(huán)境和工作人員的安全。
北斗+冬奧體育科技應(yīng)用示范項目的成功落地，極大地促進了北斗+冰雪運動、北斗+體育產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，未來還能夠帶動其他惠民利民的產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展。首都體育學(xué)院創(chuàng)立了融合北斗高精準時空技術(shù)的運動健康傳感網(wǎng)系統(tǒng)，通過傳感技術(shù)、定位技術(shù)、運動大數(shù)據(jù)和人工智能分析技術(shù)與人體運動科學(xué)相結(jié)合，是運動健康領(lǐng)域的重要科技創(chuàng)新和基礎(chǔ)信息建設(shè)。體育產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和智能化技術(shù)創(chuàng)新將帶來未來巨大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，同時將加速和促進北斗精準時空技術(shù)在中國數(shù)字體育產(chǎn)業(yè)中的融合和持續(xù)發(fā)展。
從比賽選手到工作人員都關(guān)懷的系統(tǒng)
北斗+冬奧雪上智慧服務(wù)保障系統(tǒng)到底是什么？到底保障了誰？又是如何進行保障的？首都體育學(xué)院首席、傳感網(wǎng)研究中心孫剛主任逐一介紹。
北斗+冬奧雪上智慧運動服務(wù)系統(tǒng)是由首都體育學(xué)院（北京國際奧林匹克學(xué)院）牽頭，聯(lián)合了北京理工大學(xué)、北京控股集團、國家高山滑雪隊、兵器工業(yè)集團、漢朗科技、西物激光、北極星云等單位合作研發(fā)的智能化信息采集和分析系統(tǒng)，主要提供給高山滑雪、越野滑雪和雪橇雪車等項目進行運動員備戰(zhàn)和賽事運營支持。它涵蓋了運動員和教練、裁判、工作人員和賽事保障四個子系統(tǒng)：運動員科學(xué)訓(xùn)練服務(wù)系統(tǒng)、環(huán)境風(fēng)速監(jiān)測和決策系統(tǒng)、越野滑雪裁判智能輔助系統(tǒng)、工作人員雪場保障系統(tǒng)。
在運動員科學(xué)訓(xùn)練的支持上，項目團隊聯(lián)合研發(fā)出融合北斗高精度定位算法的可穿戴定位終端，結(jié)合其他智能穿戴和視覺采集設(shè)備，不僅可以采集運動員的心率、睡眠、血壓等基礎(chǔ)身體數(shù)據(jù)，還可以在運動軌跡中的關(guān)鍵位置識別運動員身體的20多個重要關(guān)節(jié)點變化，這樣就可以捕捉運動員在實際運動過程中影響比賽成績的重要數(shù)據(jù)，并做機理分析，比如骨骼肌肉系統(tǒng)的力、力矩、運動和變形，這樣就實現(xiàn)了對運動員滑行狀態(tài)細節(jié)的監(jiān)測和分析，幫助教練員科學(xué)指導(dǎo)運動員的訓(xùn)練，綜合優(yōu)化提升運動員的技術(shù)能力，幫助運動員更加清晰的了解自己的特點，以備在比賽中取得更好的成績。
在環(huán)境監(jiān)測和決策系統(tǒng)上，北斗+冬奧系統(tǒng)中的環(huán)境風(fēng)速監(jiān)測子系統(tǒng)目前已經(jīng)部署于延慶高山滑雪中心，可以通過無人機航拍建模合成的實際賽場三維地形數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控賽場中核心賽道的多個起跳點位置的環(huán)境氣象條件，尤其是對滑雪比賽最重要的橫向和縱向?qū)崟r風(fēng)速信息。通過北斗高精度定位技術(shù)與高精度激光測風(fēng)雷達技術(shù)融合其它氣象傳感器，系統(tǒng)可以為冬奧會雪上運動賽場建立高精度位置網(wǎng)格化的實時氣象數(shù)據(jù)，為賽事保障部門提供氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)和超運動條件的預(yù)警信息，為冬奧會雪上運動賽事及日常運動訓(xùn)練的環(huán)境保障決策提供科學(xué)支撐。
在越野滑雪裁判上，北斗+冬奧系統(tǒng)中的越野裁判智能輔助子系統(tǒng)可以輔助場地內(nèi)的裁判員抓取運動員比賽過程中的動作，針對有運動員出現(xiàn)犯規(guī)動作時進行錄制，并做信息同步匯集和警示，可以實現(xiàn)運動員在山上比賽，主裁判在山下裁決，既保證了最少的裁判人力資源的投入，又保證了賽事的公平公正。該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于崇禮越野滑雪中心的冬奧前測試賽中。
在工作人員的安全保障上，北斗+冬奧系統(tǒng)中的工作人員雪場保障子系統(tǒng)可以實時為工作人員定位，如果工作人員出現(xiàn)在場地的危險區(qū)域，系統(tǒng)將會設(shè)置虛擬的電子圍欄，并實施報警操作，予以場地內(nèi)人員的安全。除此之外，北斗+冬奧系統(tǒng)對場地內(nèi)的壓雪車、造雪機等高價值裝備也進行了定位和電子圍欄的手段進行管控，確保重要物資的安全。該系統(tǒng)已經(jīng)部署于延慶高山滑雪中心，提供給賽事保障單位北控集團旗下相關(guān)部門使用。
也就是說，這套系統(tǒng)不僅可以監(jiān)測雪場上風(fēng)速等環(huán)境數(shù)據(jù)，對所有的參與人員都能夠提供相應(yīng)的服務(wù)與安全保障，是一個非常具有人文關(guān)懷的、有溫度的服務(wù)保障系統(tǒng)。
圖片來源：首都體育學(xué)院對北斗+冬奧項目的說明
測風(fēng)速系統(tǒng)，讓起跳科學(xué)又安全
北斗+冬奧的四個子系統(tǒng)在整個奧運史上屬于首創(chuàng)，當問到孫剛主任哪個是最能夠助力雪上運動的技術(shù)提升的項目時，孫剛主任笑了笑，給記者講了一個笑話。
在滑雪項目中，風(fēng)速是雪上運動的關(guān)鍵因素?；┵惖赖乩憝h(huán)境復(fù)雜，同時間山脊和山谷的風(fēng)速都是不同的，風(fēng)場環(huán)境變化不僅會影響比賽成績，大于14米/秒的風(fēng)速還會對運動員的安全造成嚴重的威脅。而在過去，是沒有一個精準的系統(tǒng)可以測試到瞬時的風(fēng)速，更多的教練和運動員使用的是脫帽子法，即脫下帽子，用頭皮感受一下風(fēng)速。這當然是個笑談，但是也說明在過去很長一段時間內(nèi)，大家都只能憑經(jīng)驗去感受風(fēng)速，然后找到起跳的最佳時間。
然而北斗+冬奧環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)中，其中一個功能是激光測風(fēng)雷達，突破了傳統(tǒng)只能定點測風(fēng)速的技術(shù)，這項技術(shù)通過多普勒震動效應(yīng)，掃描整個切面的風(fēng)譜圖，為教練和運動員提供更加精準的風(fēng)速數(shù)據(jù)，助力讓每一次的起跳、轉(zhuǎn)彎技術(shù)和成績的提升。
圖片來源：搜狐號政務(wù)
難關(guān)重重，也擊退不了攻克的決心
北斗+冬奧系統(tǒng)雖然歷時短短10個月就研發(fā)成功，也配備了各領(lǐng)域的權(quán)威專家，但研發(fā)人員們依然經(jīng)歷了種種困難。
比如系統(tǒng)不僅要提供環(huán)境數(shù)據(jù)支持，設(shè)計使用的人員也很眾多，這樣一個多功能的復(fù)雜支持系統(tǒng)如何統(tǒng)一在一個終端內(nèi)，數(shù)據(jù)回流是否會產(chǎn)生邏輯沖突，在軟件的落地上都需要更精確的計算和設(shè)計。以及雪場場景更為復(fù)雜，地面基站的放置既不能占用賽道資源，還要提供精準的數(shù)據(jù)依據(jù)，這給選址也帶來了麻煩。以及任務(wù)要求的交付工期非常短，又遇上了反復(fù)多發(fā)的疫情，這又阻礙了一些大型設(shè)備需要實地測試的進程。以及不同領(lǐng)域的專家要在不同的時空內(nèi)進行異地協(xié)作，如何在這項復(fù)雜的研究中保證推進效率和信息的對稱，對于每一個技術(shù)人員也是一種挑戰(zhàn)。
圖片來源：網(wǎng)信北京
北斗+奧運系統(tǒng)的投入使用，是北斗高精準時空技術(shù)在數(shù)字體育產(chǎn)業(yè)的一個重要的示范工程，不僅為冬奧會注入了更多的科技力量，也為整個體育產(chǎn)業(yè)留下了寶貴的可借鑒的樣板工程財富。它讓科技體育更加具備實用價值，也可帶動相關(guān)的惠民利民運動健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，未來，這項示范工程中融合的各種高新技術(shù)還可以使用在其他更廣泛的場景中，包括競走、馬拉松等這些戶外長距離的運動，以及足球、籃球等喜聞樂見的校園體育，都可以使用北斗+冬奧系統(tǒng)中的相關(guān)技術(shù)進行場景轉(zhuǎn)化，助力每一個運動員科學(xué)化的提升比賽成績，助力每個體育愛好者科學(xué)化的提高健康水平。
來源：蝌蚪五線譜
來源：今日科協(xié)微信公眾號
中國科協(xié)各級組織要堅持為科技工作者服務(wù)、為創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展服務(wù)、為提高全民科學(xué)素質(zhì)服務(wù)、為黨和政府科學(xué)決策服務(wù)的職責(zé)定位，推動開放型、樞紐型、平臺型科協(xié)組織建設(shè)。接長手臂，扎根基層，團結(jié)引領(lǐng)廣大科技工作者積極進軍科技創(chuàng)新，組織開展創(chuàng)新爭先行動，促進科技繁榮發(fā)展，促進科學(xué)普及和推廣，真正成為黨領(lǐng)導(dǎo)下團結(jié)聯(lián)系廣大科技工作者的人民團體，成為科技創(chuàng)新的重要力量?！?xí)近平
