本發(fā)明涉及人工智能，具體為一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的體能訓(xùn)練虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今社會(huì)，體能訓(xùn)練在運(yùn)動(dòng)員、軍事人員乃至普通人群都至關(guān)重要，然而傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式往往缺乏科學(xué)性和數(shù)據(jù)支撐，教練和體訓(xùn)人員主要依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)來(lái)制定訓(xùn)練計(jì)劃，缺乏對(duì)體訓(xùn)人員個(gè)體差異和動(dòng)態(tài)變化的深入評(píng)估分析；

2、由于每個(gè)體訓(xùn)人員的身體條件、技能水平、訓(xùn)練目標(biāo)等都有所不同，而傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式往往忽視這些差異，導(dǎo)致訓(xùn)練計(jì)劃無(wú)法精確科學(xué)地進(jìn)行規(guī)劃，難以精準(zhǔn)地評(píng)估運(yùn)動(dòng)員的身體狀況、技能水平和訓(xùn)練需求，從而導(dǎo)致訓(xùn)練計(jì)劃過(guò)于籠統(tǒng)，無(wú)法充分滿足運(yùn)動(dòng)員的個(gè)性化需求，不僅影響了運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練成果，還可能增加受傷的風(fēng)險(xiǎn)；

3、為了解決上述缺陷，現(xiàn)提供一種技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于解決傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式往往缺乏科學(xué)性和數(shù)據(jù)支撐，主要依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)來(lái)制定訓(xùn)練計(jì)劃，缺乏對(duì)體訓(xùn)人員個(gè)體差異和動(dòng)態(tài)變化的深入評(píng)估分析的問(wèn)題，而提出一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的體能訓(xùn)練虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的體能訓(xùn)練虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、服務(wù)器、訓(xùn)練狀態(tài)分析模塊、身體狀態(tài)分析模塊、仿真訓(xùn)練規(guī)劃模塊、顯示終端和仿真云數(shù)據(jù)庫(kù)；

4、所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的訓(xùn)練狀態(tài)信息和身體狀態(tài)信息，并將其通過(guò)服務(wù)器分別發(fā)送至訓(xùn)練狀態(tài)分析模塊和身體狀態(tài)分析模塊；

5、所述訓(xùn)練狀態(tài)分析模塊用于接收目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的訓(xùn)練狀態(tài)信息，并進(jìn)行分析，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的運(yùn)動(dòng)總強(qiáng)值、規(guī)范率值和運(yùn)動(dòng)疲勞值，由此對(duì)目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估分析，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)評(píng)估系數(shù)，并將其發(fā)送到仿真訓(xùn)練規(guī)劃模塊；

6、所述身體狀態(tài)分析模塊用于接收目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的身體狀態(tài)信息，并進(jìn)行分析，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目的心率變化值、體溫變化值和呼吸頻率變化值，由此對(duì)目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的身體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估分析，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的身體狀態(tài)評(píng)估系數(shù)，并將其發(fā)送到仿真訓(xùn)練規(guī)劃模塊；

7、所述仿真訓(xùn)練規(guī)劃模塊用于接收目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)評(píng)估系數(shù)和身體狀態(tài)評(píng)估系數(shù)，由此進(jìn)行仿真訓(xùn)練模擬規(guī)劃分析，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員的個(gè)性化方案。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)訓(xùn)練狀態(tài)信息進(jìn)行分析的過(guò)程如下：

9、通過(guò)獲取目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的訓(xùn)練項(xiàng)目數(shù)量和各訓(xùn)練項(xiàng)目時(shí)長(zhǎng)，設(shè)置各訓(xùn)練項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度轉(zhuǎn)化因子，并將各訓(xùn)練項(xiàng)目時(shí)長(zhǎng)乘以各訓(xùn)練項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度轉(zhuǎn)化因子，得到各訓(xùn)練項(xiàng)目的訓(xùn)練強(qiáng)度值，在提取訓(xùn)練項(xiàng)目數(shù)量和各訓(xùn)練項(xiàng)目的訓(xùn)練強(qiáng)度值的數(shù)值進(jìn)行求和計(jì)算，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的運(yùn)動(dòng)總強(qiáng)值記為yiteity；

10、通過(guò)獲取目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目的視頻，并對(duì)目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目的視頻進(jìn)行解析，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目中各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的圖像，并從中提取目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目中各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的人體輪廓；

11、將目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目中各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的人體輪廓與其對(duì)應(yīng)的上一個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的人體輪廓進(jìn)行重合對(duì)比，由此得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目中人體輪廓的重合面積，并將其標(biāo)記為體廓重面值，設(shè)置參考體廓重面值，并將體廓重面值與參考體廓重面值進(jìn)行比較分析，當(dāng)體廓重面值大于或等于參考體廓重面值時(shí)，則將其判定為規(guī)范，當(dāng)體廓重面值小于參考體廓重面值時(shí)，則將其判定為不規(guī)范，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目中被判定為規(guī)范次數(shù)和被判定總次數(shù)，并將其分別標(biāo)定為gfxi和zpxi，并取其數(shù)值，依據(jù)公式：，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的規(guī)范率值yinrvue，其中，x表示為各訓(xùn)練項(xiàng)目的編號(hào)，x=1，2，3…n，n表示為各訓(xùn)練項(xiàng)目編號(hào)的總數(shù)，i表示為監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的編號(hào)，i=1，2，3…m，m表示監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段編號(hào)的總數(shù)，a1、a2表示為設(shè)定的權(quán)值系數(shù)；

12、獲取目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目中各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的人體輪廓到下一個(gè)相同人體輪廓監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)長(zhǎng)，并將其進(jìn)行均值計(jì)算，由此得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目中的反應(yīng)值，并將其再進(jìn)行均值計(jì)算，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的反應(yīng)總值，提取目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的規(guī)范率值和反應(yīng)總值的數(shù)值分別乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)再相加得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的運(yùn)動(dòng)疲勞值記為yiefvue。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)訓(xùn)練狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估分析的過(guò)程如下：

14、提取目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段的運(yùn)動(dòng)總強(qiáng)值、規(guī)范率值和運(yùn)動(dòng)疲勞值的數(shù)值進(jìn)行歸一化處理，依據(jù)公式：，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)評(píng)估系數(shù)xlp，其中，β1、β2和β3分別表示為運(yùn)動(dòng)總強(qiáng)值、規(guī)范率值和運(yùn)動(dòng)疲勞值權(quán)重系數(shù)，且β1＞β2＞β3。

15、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)身體狀態(tài)信息進(jìn)行分析的過(guò)程如下：

16、通過(guò)獲取目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目中各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的心率，并從中提取初始監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的心率，作為目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目的初始心率，記為xhix；依據(jù)公式：，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目的心率變化值r1ix，其中，r1ixf表示為目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)第i個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間段第x個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目中第f個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的心率，xh*表示為目標(biāo)體訓(xùn)人員的正常心率，η1、η2分別表示為初始心率變化值、正常心率變化值對(duì)應(yīng)的修正因子；

17、根據(jù)獲取目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目的心率變化值的處理步驟，同理可得目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目的體溫變化值和呼吸頻率變化值，并將其分別記為r2ix和r3ix。

18、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)身體狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估分析的過(guò)程如下

19、提取目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)各監(jiān)測(cè)時(shí)間段各訓(xùn)練項(xiàng)目的心率變化值r1ix、體溫變化值r2ix和呼吸頻率變化值r3ix的數(shù)值進(jìn)行歸一化處理，依據(jù)公式：，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的身體狀態(tài)評(píng)估系數(shù)stp，其中，r1*、r2*和r3*分別表示參考心率變化值、參考體溫變化值和參考呼吸頻率變化值，β4、β5和β6分別表示心率變化偏差值、體溫變化偏差值和呼吸頻率變化偏差值的權(quán)重系數(shù)，且β4＞β5＞β6。

20、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，進(jìn)行仿真訓(xùn)練模擬規(guī)劃分析的過(guò)程如下：

21、提取目標(biāo)體訓(xùn)人員對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)評(píng)估系數(shù)xlp和身體狀態(tài)評(píng)估系數(shù)stp的數(shù)值進(jìn)行歸一化處理，依據(jù)公式：，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員的綜評(píng)值tnz，其中，λ1和λ2分別表示訓(xùn)練狀態(tài)評(píng)估系數(shù)xlp和身體狀態(tài)評(píng)估系數(shù)的比例系數(shù)，且λ1＞λ2；

22、將目標(biāo)體訓(xùn)人員的綜評(píng)值與存儲(chǔ)在仿真云數(shù)據(jù)庫(kù)中的綜評(píng)狀態(tài)表進(jìn)行匹配分析，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員的綜評(píng)等級(jí)，且每個(gè)目標(biāo)體訓(xùn)人員的綜評(píng)值均對(duì)應(yīng)一個(gè)綜評(píng)等級(jí)，同時(shí)將其與綜評(píng)等級(jí)對(duì)應(yīng)的體能狀態(tài)進(jìn)行匹配，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員的體能狀態(tài)，其中，體能狀態(tài)包括優(yōu)等狀態(tài)、良等狀態(tài)和差等狀態(tài)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)目標(biāo)體訓(xùn)人員的體能狀態(tài)進(jìn)行量化處理，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員的量化體能值；

23、通過(guò)獲取目標(biāo)體訓(xùn)人員的參賽項(xiàng)目，利用仿真技術(shù)構(gòu)建目標(biāo)體訓(xùn)人員參賽項(xiàng)目的虛擬參賽項(xiàng)目場(chǎng)景，并設(shè)置虛擬參賽項(xiàng)目場(chǎng)景的不同級(jí)別難度的影響值，由此得到場(chǎng)景影響值，提取量化體能值和場(chǎng)景影響值的數(shù)值分別乘以對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)再相加得到目標(biāo)體訓(xùn)人員的實(shí)際體能值，同時(shí)從仿真云數(shù)據(jù)庫(kù)中提取參賽項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的需達(dá)體能值，并將目標(biāo)體訓(xùn)人員的實(shí)際體能值與需達(dá)體能值進(jìn)行差值計(jì)算，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員的體能差值，將目標(biāo)體訓(xùn)人員的體能差值與存儲(chǔ)在仿真云數(shù)據(jù)庫(kù)中的體能差匹配表進(jìn)行匹配分析，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員的體能差等級(jí)，且每個(gè)目標(biāo)體訓(xùn)人員的體能差值均對(duì)應(yīng)一個(gè)體能差等級(jí)，同時(shí)將其與體能差等級(jí)對(duì)應(yīng)的個(gè)性化方案進(jìn)行匹配，得到目標(biāo)體訓(xùn)人員的個(gè)性化方案。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

25、本發(fā)明，通過(guò)將體訓(xùn)人員安排至特設(shè)的體訓(xùn)室內(nèi)，實(shí)時(shí)采集與分析體訓(xùn)人員在特定監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的訓(xùn)練狀態(tài)信息和身體狀態(tài)信息，確保數(shù)據(jù)的及時(shí)性與準(zhǔn)確性，通過(guò)對(duì)訓(xùn)練狀態(tài)信息進(jìn)行深入剖析，提取運(yùn)動(dòng)總強(qiáng)值、規(guī)范率值和運(yùn)動(dòng)疲勞值等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行分析得到訓(xùn)練狀態(tài)評(píng)估系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)體訓(xùn)人員訓(xùn)練狀態(tài)的全面評(píng)估，同時(shí)，再對(duì)身體狀態(tài)信息進(jìn)行精細(xì)化處理，分析心率、體溫和呼吸頻率等生理指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化得到身體狀態(tài)評(píng)估系數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)反映體訓(xùn)人員的身體狀態(tài)；

26、通過(guò)基于得到的訓(xùn)練狀態(tài)評(píng)估系數(shù)和身體狀態(tài)評(píng)估系數(shù)，再進(jìn)一步結(jié)合仿真云數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的豐富歷史數(shù)據(jù)和先進(jìn)算法模型，進(jìn)行仿真訓(xùn)練模擬規(guī)劃分析，通過(guò)匹配綜評(píng)狀態(tài)表和體能狀態(tài)，能夠迅速而準(zhǔn)確地評(píng)估體訓(xùn)人員的體能狀況，再與仿真技術(shù)構(gòu)建的虛擬參賽項(xiàng)目場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)影響值進(jìn)行分析，由此得到體訓(xùn)人員的實(shí)際體能值，并將其與體訓(xùn)人員參賽項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的需達(dá)體能值進(jìn)行分析處理，從而實(shí)現(xiàn)了能夠根據(jù)體能差值精準(zhǔn)匹配個(gè)性化的訓(xùn)練方案，這些方案既符合體訓(xùn)人員的當(dāng)前體能水平，又能有效促進(jìn)其體能提升，確保訓(xùn)練的科學(xué)性與有效性，為體訓(xùn)人員提供了一種更加科學(xué)且針對(duì)性的訓(xùn)練方案，不僅有助于提升體訓(xùn)人員的體能水平和競(jìng)技能力，還能保護(hù)體訓(xùn)人員的身體健康，減少因訓(xùn)練不當(dāng)引發(fā)的傷害事故。