百科冬奥｜我国选手频频刷新参赛历史，这些备战“黑科技”效果生猛

齐鲁晚报·齐鲁壹点记者 张頔

北京冬奥会，中国代表团共获得104个小项、190多个席位的参赛资格，占全部109个小项的95%以上，构成了史上规模最大、项目最全的中国冬奥军团。

随着赛程的不断推进，中国选手频频刷新参赛历史：谷爱凌在自由式滑雪大跳台项目，摘得中国历史上首枚冬奥会女子雪上项目金牌；高亭宇在速度滑冰男子500米项目，赢得中国首枚男子速滑项目冬奥金牌；苏翊鸣在单板滑雪坡面障碍技巧中摘银，这是中国单板滑雪项目的首枚男子冬奥奖牌；闫文港赢得男子钢架雪车铜牌，让中国选手首次在该项目中摘得奖牌……还有不少选手虽然没能站上领奖台，但也在各自项目上刷新了中国参加冬奥会以来的最好成绩。

这些成绩的取得，是对运动员坚持不懈努力备战的回报，也离不开日常训练中的科技助力。作为冰雪运动发展历史相对较短的国家，我国雪期短、雪上项目标准赛道少，导致运动员训练时间有限。针对这一问题，科研人员通过多学科交叉融合，建起冬季项目国家科学化训练基地，并研发了多种装备。

其中有一类装备能让运动员在室内滑雪机上滑雪，监测滑行的姿态和场景，让运动员身临其境地进行相应训练。为在室内获得实际雪场的体验感，项目课题组研发了冬季项目场景三维感知及重建技术。基于激光三维扫描点云与可见光图像融合的场景感知系统、模拟赛场环境的高精度虚拟场景系统，可以重建高精度的比赛场景用于运动员模拟训练。将这些重建的真实赛道放到大屏上，进行室内滑雪模拟训练，就要用到另一项成果——室内多自由度模拟滑雪训练系统，使运动员在室内也像在真实赛道上一样滑行，通过对人体及设备数据的采集与分析，建立科学化训练决策支持系统。

跳台滑雪和北欧两项等多支国家队备战时，应用了专门为北京冬奥会研制的雪上技巧类项目多模态生物力学快速反馈系统。该系统运用AI无干扰三维动作捕捉、超宽带精准定位测试、北斗导航、高速运动自动跟拍机器人、无人机摄影等多项技术，对运动员的助滑、起跳、飞行和落地的姿态进行系统分析，精确测算起跳高度等指标，为教练和运动员调整训练方案提供科学数据支撑。

在滑冰项目的训练场，“云台变焦运动轨迹采集与动作捕捉分析”“冰场全景图像采集与运动轨迹分析”两套系统，能够通过连续变焦跟踪特写及全景采集的方式，记录运动员的冰上运动轨迹和动作，还能精准分析每一名运动员的动作轨迹。这项“黑科技”的最大特点是将云台变焦技术应用于运动测量，运动员不需穿戴式设备，即便在很大范围内活动，仍可精确获得其运动数据。

冬季项目训练智能管理系统还提供了个体化的训练方案，这套系统会采集运动员的人体生命体征参数、肌肉骨骼系统模型、三维运动姿态以及在地面滑行时受到的摩擦力、空气的阻力等数据，并进行分析，对教练员和运动员进行训练，帮助他们提高训练的效率。

以肌肉骨骼系统模型为例，科研团队构建了一个包含人体运动所需共680个肌肉束及人体主要的运动关节自由度的人体模型。有了这个全身模型以后，就可以针对特定运动项目进行简化，明确各运动项目所需关键肌肉群，并还原各种冬季项目运动。比如越野滑雪运动的关键性肌肉是胸大肌、背阔肌、大圆机、腹直肌、腹外斜肌、竖脊肌等；跳台滑雪运动的关键性肌肉则是竖脊肌、腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、腘绳肌、缝匠肌、臀大肌等。通过这些科学分析，项目建立了耦合肌电信号的肌肉力学模型，计算不同姿态下的肌肉力，帮助运动员进行有针对性的体能训练，并且进行了相关的实验测试，评估全身肌肉的激活，计算单个肌肉的功耗，以及对器械进行优化改进。