Kistler（奇石乐）游泳出发测力台使用与常见问题研究

孙甄

摘  要  竞技游泳的技术环节主要包括出发、途中游、转身和冲刺到边。出发和转身作为两大基础环节，对运动员的最终成绩有着至关重要的影响。提倡科学训练的当下，运用科技设备助力运动员日常训练，通过多学科综合分析，得出精确数据，为教练员提供改进方法，从而提高运动表现。奇石乐集团（Kistler）是来自瑞士的一家拥有独特传感器技术的企业，专攻动态测量技术领域，可测量压力、力、扭矩和加速度。Kistler（奇石乐）游泳测力出发台与配套分析系统，针对游泳项目的出发与转身环节，可综合分析、对比和提高游泳出发、轉身和接力交接技术，设备安装在大多数标准的游泳池中，进行力学测量、高速视频采集以及软件分析和比较不同测试。在运动员正式测试前需进行设备调试及预实验，以确保正式测试的准确性与流畅性。但在前期准备与实际操作部分常出现问题，及时调整与解决问题，这是保证运动员顺利测试的关键。

关键词  游泳出发与转身  设备使用方法  常见问题

中图分类号：G861   文献标识：A     文章编号：1009-9328（2022）02-256-02

天津市游泳科学研究中心成立于2017年4月，旨在互利共赢的基础上与国家队、省市队发展合作关系，为专业游泳运动员提供更全面的科研服务与技术支撑。2019年购入奇石乐游泳测力出发台与配套分析系统。奇石乐游泳技术分析系统型号9691A（kPass）是一个分析、对比和提高游泳出发、转身和接力交接技术的综合性系统，可进行力学测量、高速视频采集以及软件分析和比较不同测试。

一、出发、转身是竞技游泳的重要环节

出发是比赛中的第一个重要环节，一般指从出发信号发起到运动员头部中心到达15米处所完成的动作。25米比赛距离中的出发时间约占总时间的25%，在50米比赛中约占10%，在100米比赛中约占5%。因此，比赛距离越短，出发环节所占的比重越大。优秀的出发技术在比赛中往往能够先发制人，出色的出发是取得好成绩的关键因素。

在游泳比赛中，除了50米（长池）项目外，其他距离项目均至少需要完成一次转身动作，在短池比赛中，转身技术的好坏对运动员的比赛成绩起着关键性的作用。从总用时上看，100米项目的转身15米时间约占总时间14%，200米项目约占21%，在50米至1500米的短池自由泳比赛中，转身时间占全程用时的20%至38%。一个好的转身动作，通常能领先差的技术0.3至0.5秒。转身技术的优化可帮助运动员提高成绩，在长距离项目中可帮助运动员节省体能。

马格利索在《游得最快》中提到，经过多年的研究，提高出发技术可使成绩至少提高0.1秒，提高转身技术则最少可使每一趟成绩提高0.2秒。想要成功运用出发技术，游泳运动员就必须熟练掌握出发的力学原理，合理运用运动生物力学方法分析运动技术，经过反复练习，才能提高运动成绩。

二、Kistler（奇石乐）出发转身测力台介绍

固定出发台顶部的两块多组零件测力板可以分别记录游泳运动员在出发蹬离时每条腿的发力情况。仰泳出发握手器可分段可测量手在出发时施加力的大小。所有的组件都装有压电传感器，转身板可以精准测量出每一次运动员双手触板或双脚蹬离时力的大小、方向与峰值等情况。

5台高速摄像机分别以100帧的速度捕捉游泳运动员在水上和水下的画面，并以高分辨率精确测量整个出发阶段的位置和分段时间。配套的数据采集系统提供测力台和视频数据的逐帧同步，分析软件显示视频，形成相关动力学、运动学、生物力学分析数据。

三、测试所需设备

测试需要准备以下设备。

1.奇石乐出发测力台和转身测力板：出发台与测力板均安装在游泳池的第三泳道，测力台的采样频率为500赫兹。

2.惠普Z420电脑：Windows10 Pro 64位系统，16GB内存，3TB硬盘。

3.数据采集器：测力台所测出的数据通过数据线传入转换盒，再经转换盒传入电脑，通过电脑安装的kistler公司的kPass软件进行图像分析处理，得出数据。

4.2 x 4端口英特尔以太网卡。

5.科罗拉多无限启动系统。

6.5台 Prosilica Gig-e 电子视觉摄像机，并佩带有防水外壳、固定装备、一根以太网和一根包含12V电源和5V触发电缆。配套的5台Prosilica Mako G-223 GIGE 摄像机带有2048×1024（像素）的CMOS采集器。kPass分析系统通常使用908×512（像素）的视图，以获得16：9长宽比的最佳效果。能够允许摄像机用100赫兹频率进行拍摄的最大视野为1024×512（像素）。

摄像机1，2，4，5的一般设置为：横向偏移量570，纵向偏量高度512，宽度908。3号摄像机设置为：横向偏移量834（拍摄时从左到右）或者570（拍摄时从右到左），纵向偏移量256，高度512，宽度644。

辅助工具有：卷尺、带有标记的三角架，激光测距仪。

四、测试步骤与使用方法

1.连接所有设备，包括：电脑、数据采集器、外接显示器、摄像头、出发台、发令器等。

2.打开电源，打开kPass分析软件，输入密码。

3.在首页检查5台摄像机是否接连，如顺利连接，5台摄像机的画面会按序出现在屏幕。

4.在池边用卷尺测量1.54米、5.04米、10.04米、15.04米后标记，将摄像机放在标记处，水上和水下摄像机高度均距水面1米。

5.每个机位均有原始机位图，每幅图含4个定标，对照原图定标，微调摄像头（左右方向用手微调，上下方向转动旋钮），使现机位与原始机位保持一致。

6.5台摄像机安装在4个支架上，1、2号机共用一个支架。每个支架上装有4个吸盘，便于将摄像机固定在泳池壁上。

7.调整摄像机，完成画面拼接。保持1、2号机不动，将三角架放入水中，移至画面最右侧，使三脚架垂直杆的左侧一半出现在画面，处于右侧的一半消失。打开3号机，手动调整直至三脚架垂直杆出现在画面最左侧，使杆右侧的一半出现在画面中，左侧一半消失。将2号机画面和3号机画面同比例拼接在同一画面，使两个画面中的三脚架垂直杆重合，重点调整水下0.5米与水下1米的标记，使之对齐。

8.继续移动三角架，使垂直杆出现在3号机画面的最右侧后，打开4号机，调整4号机，使画面的最左侧出现垂直杆，使杆的右侧一半出现在画面，左侧一半消失。将3号机画面和4号机画面同比例拼接在同一画面，两个画面中的三脚架垂直杆重合，重点调整水下0.5米与水下1米的标记，使之对齐。

9.继续移动三角架，使垂直杆出现在4号机画面的最右侧后，打开5号机，调整5号机，使画面的最左侧出现垂直杆，使杆的右侧一半出现在画面中，左侧一半消失。将4号机画面和5号机画面同比例拼接在同一画面，使两个画面中的垂直杆重合，重点调整水面0米与水下0.5米的标记，使之对齐。

10.完成画面拼接后，试游，检查拼接情况，再次检查摄像机支架上的吸盘是否稳固。

11.将三脚架推回起始位置，调整三脚架支撑脚与瓷砖对齐。每将三角架推进一米，用激光测距仪测量并标定一次，因三角架上装有一块厚度为0.05m的正方体装置（便于精准测距），得出的结果须加上0.05m并输入“校准文件”。“推杆—测距—输入数值—标定”重复操作，至17米后停止，再根据标定时得到的图像对三脚架的7个纵坐标（水上1米、水上0.5米、水面0米、水下0.5米、水下1米、水下1.5米）进行深度的标定。在整个测距取值过程应注意：（1）注意测距仪上的箭头方向，确保测距仪的长度未计入，测距仪前端应与出发台前端持平，保持与水面平行;（2）在点击“取校准文件”前，确保水中人员远离三脚架，避免在取值时因遮挡影响标定。

12.完成17米的测距标定后，点击“使用校准文件”。

13.点击“拍摄”图标，新建运动员档案，输入运动员的姓名、性别、出生年月、测试泳姿、出发技术、踏板位置等基本信息。点击上方“重置”，图标变绿后，运动员站上出发台，再次点击“称重”。称重完成后，运动员撤离出发台，点击页面下方“重置”后，点击“测量”。

14.使用发令器对运动员发出指令，运动员出发完成15米后，出发测试结束。

15.如测量转身，输入泳姿、转身方式，点击“重置”与“测量”后，运动员在距离转身板10米处游进，完成转身测试。

16.点击“播放”图标，对测试录像进行标点。标点内容包括：出发阶段头部中心点、离台阶段头部中心点、离台阶段重心、入水范围远端、入水时头顶点、入水范围后缘、深度最大时头部中心点、第一次大腿时头部中心点、出水时头顶点等。

17.通过软件分析后得出以下数据：初始移动时刻（秒）、台上阶段时长（秒）、台上阶段峰值力（倍体重）、功率（瓦/公斤）、水平力（倍体重）、垂直力（倍体重）、后蹬板力（倍体重）、推力（倍体重）、离台时的水平速度（米、秒）、角度（度）、身体倾斜角（度）、入水距离（米）、入水角度（度）、入水范围（米）、入水速度（米/秒）最大深度（米）、出水时间（秒）、出水距离（米）、到达15米时间（秒）等各项参数指标。

五、常见问题与解决方法

在整个操作过程中会出现一些常见问题，具体如下。

1.摄像机连接不稳定，无信号。在连接设备与调试摄像机机位时常常出现摄像机无信号的现象，主要原因是摄像机接头与主机连接不当或接触不良，需要重新检查摄像机连接头或关机重启。

2.吸盘脱落。摄像机支架上的吸盘开关松懈、脱离池壁，常常发在调试摄像机机位或是运动员测试后，由于水流冲击或是人为触碰摄像机导致，吸盘脱落会影响机位，影响测试结果。因此在调试和实验过程中应时刻观察吸盘情况，时常提醒实验人员与测试运动员以缓慢轻柔的方式绕行摄像机，一旦发现吸盘脱落，应在固定后重新检查拼接画面，调整摄像机。

3.拍摄画面拼接不畅。测试画面拼接不流畅是由于前期摄像机机位的调整不够精确，或是运动员在测试时未在泳道正中间直线游进。为避免出现类似问题，应在调整摄像机机位时更加精准，增加检查吸盘固定情况的次数。在每次测试前，应提醒运动员在泳道正中间游进。

4.出发台或转身板测力传感器异常。由于场馆潮湿，转身板长期浸泡在水中，容易因氧化腐蚀设备，影响传感器正常工作。应在每次测试前检查出发台与转身板受力情况是否正常。做好設备的日常维护，如若长期不用设备，应将转身板撤离泳池并放置在干燥的环境中保存，以延长设备的使用寿命，确保测试的准确度。

参考文献：

[1][美]马格利索.游得最快[M].北京：北京体育大学出版社，2016.