ＧＰＳ技术在定向运动中运用的研究
本文作者： 谢浩， 王健， XIE Han， WANG Jian
第：l卷第1期2009年1月浙江体育科学ZhejtangSportScienceV01．31。No．1Jan．2009文章编号：i004-3624《2009)0t。006104谢浩1，王健2(1。
浙江大学教育学院体育系，浙江杭州3100282．浙江大学体育科学与技术研究所，浙江杭州310028)接要：(鹬楚鸯空阉卫星、地耱控裁及．}l户设备掬成的具有在海、陡蠢进行垒方臻突时三维导航等定荭能力的秘一代卫星譬航与定位系统。避年来(PS旋禾被广泛运矮手定向逡谚的辑项拜秀发、玩毽绘翻、赛事赢褥、穰练追黥等领域。文章回顾整理了GPS技术在定向运动开展中的应用，同时就目前存在的问题进行总结，并对运用前景提出了展望。关键词：GPS定向运动训练孛墅分类号：(谗26文藏标识码：AResearchontheApplicationofGPSinOrienteeringXIEHao。
WANGJian(1。PEDepartm,mt，FAueationalCollege，ZhejiangUniversity，Hangzhou310028，China2+ResearchInstituteofScienceandTechnologyofPE，ZhejtangUniversity，Hangzhou310028，China)Abstract：TheGtobalPositioningSystem(GPS)ismadeupofthesatellites。gounc{controlcentersandthereceiver．Withthissystem．itispossibletOpinpointasubject’slocationonearthandhelpforthenavigation．Inrece该网游此点强悍了ntyears·(PSwaswidelyusedinorienteeringwithdevelopingnewdispline，mapping，livebroadcastandlivetracking。ItmadeasummaryoftheadvantageandshortageinthecurrentapplicationoftheGPSinorienteering．ItalsoforecaststhefutureontheGPSusageinthesport。Keywords：GPSrientP廿ringtraining0前言人类进入19世纪以来，科技逐渐改变着人们的生活，改变着世界，也改变着我们从事的各种体育活动传奇网。
谯这种变革的潮流下，有著酉余年历史的定向运动也融入了网游免费公测不少科技成分，跌诗算橇辅熬刘图，羁鬯子诗时系统，再到翔今广泛将全球定位系统(G10balPositionSystem-GPS)技术运用于项嚣开发、地图制作、训练和比赛转播之中，无一不是科技进步带来的结果。l认识全球定位系统(GPS)全球定位系统(饶)s)阪下簿称Gl毪是美国军努获土整纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，乎1994年全面建成的具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫攫导航与定位系统。
1。
1GPS懿麴成GPS由空闯翌羹黼、绝西控裁翻锵户设备三大郝分组成。空间卫星网由太空中24颗卫星组成一个分布网络。卫星分别分布在6条粥地面2万公里、倾斜角为55。的地球准同步轨道上，每条轨道上有4颗卫星。
地面控制部分由一个童羧蛞，5个全球箍测蛞襄3个翘蘑控剿遮缓残。整测戆均辩装有精密的铯钟和筑够连续测量绷掰有可冕卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据，包括电离层和气象数据，经过初步处理盾，传送到主控站。
生控站从各监测站收集跟踪数据，计算出腿星的轨道和时钟参数，然后将结果送戮3个她瑟控朗站。用户设备部分凌接收撬硬俘程撬滤软件黻及GPS数据的聪处理软件包梅成。其主要功熊爨捕获到按一定卫星截此角所选择的待测凰耀，并跟踪这些卫星的遮行。当接收机捕获剿跟踪的卫星倍号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，勰调出卫星轨道参数收稿日期：2008-11-28作者简介：谢浩(1979一)，男，浙江杭州人，耩读硕士研究生．·61·第31卷第1期浙'江体育科学2009年1月等数据。根据这些数据。接收祝中的徽处理诗算枧就霹按定位瓣算方法进亏定髂十算。送瑟获缳掰p掰在绝理位鬣的经纬度、高度、速度、时f'u1等信息一。
1．2GPS的定位原璁GPS的基本定位原理是：以高速逡动的卫星瞬闻位置(X、Y、Z)作为已知的越算数据。
翌鼙不黼鳜发送自身毽琚参数稻时阂簧怠至接牧蠕。当用户设蠡接收蘩信息后，采耀空间距离后方交汇的方法，计算出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。
通常由于存在着卫星与地球间的始终误差，由此引入用户时钟误慈作为第四个变敛。计算公式如下：(Ric1)一(Xxt)2+(YYi)2+(ZZi)2式中i=1～4，c为光速，t为时钟误差。因此，通常至少要接收4颗卫星坐标才能定出地面位鬣的坐标。当仅接收到3颗卫星的情况下，所能够提供的仪为二维坐标。
2GPS在定离运动中昀运用2．1GPS定向lGPSOrienteering)GPS定向是随着GPS接收机普及应运而生的新兴定向运动形式。其形式与一般的徒步定向类似，但GPS接收机代蛰摇蔓艺锋残为整今活动过程中睦一的合法王具，她瞬t劐仗栎毒莛点与终点靛置．同样透过计时决定跑赛的艟负。在活动过程中检焘点的设置为具体坐标参数，如“C1：N59。41．884。FX)12。37．218’(岩石)”．意为l号检查点是位于北纬59441．884’，东经012。37．218处的一块岩石。竞赛时，选手霹在遗发翦Irain获褥检查点垒铄傣悫滋及检奁点滋骥。GPS定向运动的弹鼹爱GPS信号范濒的限制，所有梭囊点都必须设置在卫星倦母能够明确覆箍的地点，同时需要避免将梭查点设茕在诸如输电线路附近、深的冲沟和高大树冠覆：蒎的区域等对定位精度产生干扰的地点。此外由于每次访隧一令检查点瑟巅耀GPS定位以及静航墨F一令检查点需簧一定的时闼，透戴选手在完成一次到访之后需要继续革岛行递50～100m，基于这个要求检查点也不能被设置在密林、臣石地以及沼泽等不利于穿行的区域。GPS定向目前尚无明确、统一的定义和规则，主要在美豳、英国、爱沙尼藏的一夔髌乐砉§在进行各种模式约搽索，就乡，因此利用(Ps技术并结合运动生理指标测量设备是我们研究定向运动选手竞赛表现的一种全新思路。PeterLarsson等人利用这种结合测试手段进行试验后指出，无氧阈值高的选手比赛过程中出现失误的概率较低(r=一0．64，P<0．05)L培J，有氧阈值和摄氧量峰值(VOzpeak)高的选手完成赛事总体耗时少，上述三个指标可以作为预测比赛结果的重要参考依据。对于一般的定向教练、爱好者，GPS记录运动轨迹这一特殊功能对于定向运动训练、比赛分析具有重大的价值：利用这一功能自动获得的选手实际运动轨迹，借助特殊的分析软件，可以详尽分析比赛过程中的得失。此外，对于定向教学也是一个良好的辅助，初学者可以通过GPS接收机的数据了解自己在实地的运动状况，通过与训练后在地图上的路线回忆记录对比，初学者既能准确了解实地发生的错误又能找出表现良好的方面，借助这些技术不仅能使教学更为生动，还能大大提高教学效果。目前该领域较为主流的Gl唱接收机产品是美国高明(Garmin)公司的Forerunner系列和芬兰FRWD公司的HoWD系列。
这些GPS接收机产品除了具有数据采集能够之外，还配备了心率检测部件。分析软件除了上述两家公司随·63·第31卷第1期浙江体育科学2009年1月产品配备的软件之外．还有诸如OTrack、Routegadet、SportTracks、QuickRoute等更体现定向运动特性的产品。其中Track与QuickRoute目前应用最为普及．上述两款软件首先具有兼容性良好特性．能够直接导入诸如高明、天宝(1’rimhle)、爱哲伦(Magellan)等多数(PS接收机的数据。在软件界面能够结合选手竞赛、训练地图显示出选手在实地的运动轨迹。在竞赛、训练过程中的任何时间点，上述两款软件均能够给出下列数据：出发后的累汁运动距离、瞬间速度、累计爬高世．而上述GPS接收机产品配备的心率测量部件，能够提供全程的心率数据，广大教练可以利用上述参数并结合软件对选手的体适能状况进行监测和分析。这些软件还能对比多名选手在同一时间维度上运动表现。此外，该软件导出的轨迹数据还能够支持在谷歌地球(CroogleEarth)上的浏览及回放。通过此类软件不仅能够监测和分析选手的体适能状态，还能够帮助选手可找出个人的技术缺陷，评价阶段性的训练成果。
进而调整训练计划。此外，OTrack还能够从GPS数据中自动获得相应的分段时间提供分析，从而避免在户外放置电子计时设备带来的对训练及训练的潜在威胁(打卡器丢失)，目前英国已经有俱乐部在训练中放弃使用诸如SI或Emit的电子计时设备，而是采用选手携带GPS接收机和简易点标旗的方式进行取代。可以说是此类产品的开发是定向运动历史上的又一重大突破。
然而，在实际使用过程中此类产品也受到(：Ps．系统自身弱点限制。精确度问题一直是存在的顽疾．因此多数软件均提供了手动修改轨迹的功能。
此外，精确度问题也需要一分为二来看待，一方面是由于GPS卫星信号受到干扰而产生误差．另一方面是由于地图制作过程中本身的误差造成了差异。4对未来的展望G-PS技术在定向运动中应用仅在近年才开始兴起．虽然在各个方面都显示出对于这项传统体育项目突破性的帮助，但由于技术、经济方面的原因，目前并不普及。此前国内更是几乎没有任何报道和研究。相信随着(PS技术的进一步发展，在各种GPS接收机更为普及的情况下GPS技术将会更为广泛地应用于定向运动的各个领域。GPS是由美国开发的产品，为了减少为单一资源的依靠，欧盟、俄罗斯和中国都在研发自主且更为精确的卫星导航系统，以欧盟的“伽利略”系统为例，其对民用开放的精度将提高到lm的级别。相信随着这些系统的投入运用，可以被用来辅助定向运动的信号资源会越来越丰富，精确度也会越来越高。参考文献Eli高真，冯贵福．全球定位系统(GPS)及其运用EJ-I．空间电子科技，1997(1)：1115．[23卫星，在我手中GPS定向运动[J]．数字世界，2007(7)：138141．[3]IOFFoot--OCompetitionRules2007[s3．2007．·64·[43HatoriKaz,tshige．WOCMappingwithGPS．[DB／Ol。3／／11thInternationalConferenceOnrienteeringMapping。
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本文《ＧＰＳ技术在定向运动中运用的研究》 --- 作者： 谢浩， 王健， XIE Han， WANG Jian
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