引言
30米×2蛇形跑是新《军事体育训练大纲》中通用体能考核必课目之一，新大纲采用“任一单项课目成绩到及及格分，个人军事体育训练成绩为不及格”的计分原则，所以蛇形跑成绩不达标直接可导致个人军事体育训练成绩不合格，而个人军事体育训练成绩合格是官兵调职、调衔、评优的必要前提，因此30米×2蛇形跑考核成绩与官兵成长进步密切。然而，在实际考核中采用人计时的方法，往往成绩误差较大（大纲规定‘精确到0.1秒’），严重影响训练考核的公正、公平，进而打击部分官兵的训练积极性。这解决上述问题，本文提出一种基于RFID技术的蛇形跑裁判系统解决方案。设计方案将彻底解决在30米×2蛇形跑考核中出现的计时精准差、组训工作量大等一系统问题， 达到自动化裁判、高精度测量、智能结果统计的智能裁判效果，解决客观公正时也将组训的工作降到最低。
1 系统实现原理
要实现30米×2蛇形跑智能裁判系统，必须解决以下几个关键技术：
（1）运动员身份识别。每个运动项目考核之前都要对参考人员进行检录，检录的主要目的是核对运动员身份信息，这一过程往往耗时、耗力。智能裁判系统要解决运动员身份的自动识别，自动识别一般由运动员唯一ID与裁判系统详细身份信息组成。运动员唯一ID通常采用计算机可识别的二维码或RFID等技术实现，对应这个唯一的ID号在信息管理系统中详细录入运员照片、性别、年龄等信息，两者共同组成智能裁判系统身份识别功能。
（2）运动成绩测量。运动成绩测量要求测试的客观、精准和可靠。客观性要求系统自动测量开始及结束，在工程设计中常用光学或无线感应技术向信息管理系统发启及完成测量任务。精准性主要由两方面因素所决定，即测试起止时间点与计时钟的精准度，测试精度高于测试规则一个数量单位为宜（毫秒级）；可靠性要求成绩测量获取不出现漏测、误测等情况。
（3）运动规则自动裁判。运动规则自动裁判也是智能裁判系统的优势之一，即整个考核过程由计算机来完成运动员是否符合运行的规则，如出现犯规则系统报警并自动结束成绩测量流程。计算机完成的自动裁判不仅减轻了组训的工作量，也可极大提高裁判的客观性。
（4）结果自动统计。由信息管理系统自动完成考核成绩、参训率等信息统计，不仅可使组训人员脱离繁琐的统计工作，还可消除统计中出现的错误。
2 系统解决方案
30米×2蛇形跑智能裁判系统由运动员识别、成绩测量、规则裁判、比赛管控与成绩管理等几个部分组成。硬件方面主要由RFID读写、红外线对射、红外感应、控制计算机等装置组成，系统的结构布设如下图如示：
图1 系统组成结构
（1）运动员身份自动识别
运动员识别分系统采用RFID技术实现运动员身份标识与计算机机自动识别。
RFID（射频识别）技术，又称无线射频识别，主要由RFID读写端与RFID标签两部分组成。组训人员在考核前为每一名运动员发放一枚RFID标签，运动员识别分系统读取标签的唯一电子编码并与数据库中运动员身份信息关联。运动员进入考核跑道时，布设于起跑点的RFID读写端将快速读取运动员的RFID电子编码，并使用编码调出数据库中姓名、性别、照片等运动员身份信息，工作人员只需核对照片与实际是否相符即可快速完成检录。
采用RFID技术解决运动员身份识别主要因为其具备以下优点：
无干扰。RFID标签外观如一张贴纸，具有体积小、重量轻、便于粘贴的优点。标签被制作手环、鞋带标签或直接像贴纸贴在运动员衣服上，对运动员的运动没有任何干扰。
低成本。RFID标签成本十分低廉，价格甚至可以忽略不计。极低的成本可以使RFID标签成为一次性用品而无需担心丢失，也不用操心从满身大汗的运动员身上回收后的卫生问题。
高效率。射频技术特点决定了使用RFID标签识别十分高效，方案中完成运动员的识别过程往往不会超过几个毫秒。
（2）成绩测量与规则裁判
系统成绩测量采用GPS授时结合红外线触发的技术解决方案。在起跑点设置一组红外线对射模块，当红外线被运动员阻断系统开始计时，当红外线再次被运动员阻断则结束计时。为更加精确地计时，还可以根据运动员的平均身高在起跑点设置不同高度的多组红外线对射模块，设定组合触发模型以避免诸如运动员手臂首先触发的误测。主控计算机直接与GPS授时设备相联，成绩测量时钟获取自GPS授时，能最大极限保证成绩的精度。
系统采用上述技术解决方案的测量误差主要来自时钟精度、红外线触发响应时间与软件响应时间：
测量误测量误差（N）=GPS授时误差（s）+红外触发延时（t）+软件延时（r）
从公开的技术指标得知GPS授时精度在到毫秒级（＜0.6ms/天），红外触发延时小于1毫秒，软件计时程序无复杂计算过程故其时延小于0.1毫秒。由此分析得到测量精度在毫秒级（测量误差±1ms），远远高于大纲规定“精确到0.1秒”的要求。
规则裁判主要采用立竿上设置不同方向的红外感应装置，计算机通过感应反馈信号的判别运动人员是否符合运动规则。当运动人员在考核过程中违反规则时，系统将发出警告并停止本次计时测量。
以下是成绩测量与规则裁判示意图：
图2 测量与规则裁判自动化装置示意图
（3）比赛管控与成绩管理
整个30米×2蛇形跑智能裁判系统核心是一套管控软件，由它完成比赛过程的管控与成绩统计。管控软件的控制流程如下所示：
图3 流程图
成绩管理主要完成结果的数据库录入及报表生成。在快速统计本次考核的结果，还可以统计优秀比例、参考率等内容。另外，通过数据库存储的历史数据分析季节、年龄、体重等因素对单位、个人的成绩影响规律，从而为制定训练计划提供科学依据。
3 结论
30米×2蛇形跑智能裁判系统针对传统人工组训存在的工作量大、成绩测量不准确等问题，综合应用RFID、红外感应及软件技术很好地实现了精度测量、计算机裁判、成绩规律分析等功能，能完全替代人工实现30米×2蛇形跑组训与考核。但由于30米×2蛇形跑一般在室外开展，红外线对射、红外感应易受环境尤其是强光影响，故下一步还需进一步优化对红外接收器进行抗干扰设计。
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