摘 要： 随着我国北斗卫星导航系统的逐步完善，北斗定位通信技术在定向运动中得到充足应用，有效帮助教练员实现了对训练过程的实时监视、控制、指挥与安全预警，解决了训练过程中“又聋又哑”的尴尬问题，弥补了定向运动“只看结果、不计过程”的盲目训练方法的不足，为定向运动队进行科学施训、制定训练计划、针对性指导各项技能训练奠定了坚实基础;切实提高训练质量，防止伤亡等突发事件的发生，不断增加定向运动的安全性、科学性和实践性。
关键词： 通信工程师论文,北斗定位,北斗通信,定向运动,安全预警
Application of BD positioning and data communication technology in orienteering
HOU Zhi?bin， L? Cao?fang， ZONG Jun?jun， BAI Guo?feng
(Army Officer Academy of PLA， Hefei 230031， China)
Abstract： With the gradual perfection of Compass Navigation Satellite System， BD positioning and data communication technology has been fully used in orienteering， which effectively helped coaches to achieve real?time monitoring， training process control， command and safety warning， solved “deaf and dumb” embarrassment in the training process， and made up the deficiency of blind training orientation (just looking at the results of motion， regardless of the movement process). The technology laid a solid foundation for performing the scientific training， making the training programs， guiding the skill training for the orienteering team. With the technology， the training quality was improved， the casualties and other emergencies were avoided， and the directional movement security and scientificity were enhanced.
Keywords： BD positioning technology; BD data communication; orienteering; safety warning
定向运动不仅能全面检验运动员识图用图能力，提高运动员心智技能，升华运动员身心素质，强化运动员体能训练，而且还能培养运动员团结合作、独立思考、迅速反应、果断决策、正确分析问题和解决问题的综合能力，是检验运动员基础综合素质和能力的有效途径。但在进行定向运动训练中，普遍存在施训细节不可知、训练过程不可控、组织实施不安全、训练效果难评估的问题，有些单位还发生过训练死亡事故。基于利用北斗定位通信技术、加速度计修正技术等研发的定向运动训练系统，本文详细分析了北斗定位通信技术在定向运动训练中的应用，为定向运动队进行科学施训、制定训练计划提供保障，有效提高训练质量，防止伤亡等突发事件，为运动员素养的全面提高奠定坚实基础。
1 北斗定位通信原理与实现
1.1 语音通信技术原理
系统主要由外设模块、语音处理模块以及北斗处理模块组成，系统组成框图如图1所示。
图1 系统组成框图
系统工作流程：发端用户机外设模块的话筒获取外界语音信息，语音信息在语音处理模块中经A/D转换、压缩编码后，形成的数据流通过北斗处理模块封包，由北斗天线发送给收端用户机;收端用户机将接收到的数据经北斗处理模块拆包后，送至声音处理模块对语音压缩码流进行解码，最后经D/A转换还原成模拟语音由听筒输出。
1.2 北斗定位通信技术在定向运动训练系统中的实现
北斗定位通信可接收北斗卫星RNSS和RDSS信号，实现无源定位、有源定位和信号收发等功能，其中RDSS部分实现通信功能、有源定位功能、授时功能等，RNSS部分具有单频B3民码/军码捕获、跟踪、定位功能;若是连续定位，还可看到用户的运行轨迹;针对通信申请，则按北斗信号编码协议解析后，为发信者发送信息，信息内容以文本框的形式自动显示在地图上层。目前，由于连续不断确定用户地理位置并将相关信息实时传输回指挥中心需要消耗大量电量，运动员不能像车辆和飞行器一样携带大容量电池进行供电，致使北斗定位通信技术连续定位通信较多应用于车辆和飞行器的监控与指挥。
基于客观现实，在优化北斗基带芯片、功放系统等基础上，研制了针对运动员的定位通信模块，极大地减小了定位通信功耗，实现了定位通信技术在定向运动中的应用。为了提高训练的安全性、运动员定位的准确性以及信息传输的可靠性，运动员监测终端优先采用我国独立研发的北斗定位通信系统，不仅能够准确定位和通信，而且抗干扰能力比较强;地理环境复杂的地区，在北斗失效的情况下，运动员监测终端将启用无线自动组网技术，结合中继器实现运动员监测信息的准确定位及通信。 2 在定向运动中的应用
北斗定位通信技术在定向运动训练系统中主要对运动员位置、行进路线、完成任务的方法和过程进行定位和监管;对运动员训练情况进行指挥控制和交互通信，解决训练过程中“又聋又哑”的尴尬问题;对运动员生理参数(包括心率、呼吸频率、体温以及阻抗)、安全状态数据进行传输与监测，并根据相应的安全警界进行预警，运动员出现安全状况，可以及时按下求救按钮，指挥中心会调度最近救护小组按照最近路线最快到达指定地点进行救护，防止训练过程中伤亡事故的发生;弥补定向运动“只看结果、不计过程”的盲目训练方法的不足，实现对完成任务各个阶段技能掌握情况的客观、真实、可靠的评估，及时发现运动员训练过程中存在的问题，在满足实战要求情况下针对性地指导各项技能进行训练，切实提高定向运动队训练效果。
2.1 运动员状况监视与预警
(1) 实时监视运动员状况，准确把握训练情况
定向运动中，运动员实时所处位置、行进速度、行进方向、行进路线、安全状态等训练状况是教练员急需掌握的信息，这些信息可以准确反映运动员实时训练状态、训练过程、训练方法、训练趋向等。我国成功研发了北斗卫星导航系统，北斗定位通信技术恰当地应用于定向运动训练系统中，实现了定向运动训练的信息化、科学化和高效化。北斗定位技术实现了定向运动中对运动员的实时定位，北斗短报文通信技术又可以利用北斗卫星将运动员的位置、身体生理参数等信息可靠、安全、实时地传输到指挥控制中心，指挥控制中心将这些信息数据加载于地理信息系统，实时监视运动员的训练状况及安全状态;再加上指挥控制平台对数据准确、科学、高效地分析与处理，教练员就可以准确把握运动员在训练过程中的位置、行进速度、行进方向、行进路线、安全状态等训练信息，正确指导定向运动训练。
(2) 及时预警安全状态，安全开展训练任务
定向运动训练中安全是第一位的。传统定向运动训练中，运动员的安全一直是令教练员提心吊胆的事情。运动员开始训练以后，其人身安全只能通过三种方式来确保：一是自己按照教练员要求，并结合自身身体素质;二是教练员组织巡逻力量和定点蹲守;三是出现训练安全状况时恰好有老百姓发现并及时救治。这样就不能及时发现安全隐患，存在较大的安全死角，致使一些单位出现训练伤亡事件。
北斗定位通信技术在定向运动训练系统中的合理应用，不仅可以实时监控运动员的训练情况，而且还可以及时预警安全隐患，针对性地指导运动员安全训练，以达到安全开展训练任务的目的。主要通过两种方式来实现：
(1) 运动员求救。当运动员在训练过程中出现身体不适，可以按动随身携带的运动员监测终端的求救按钮，终端进行响应，并通过北斗通信技术及时将求救信息发送至指挥控制中心，指挥控制中心就会立即发出报警声音，并在显示屏上及时、明显地显示求救者的位置、行进速度、行进方向、行进路线、心率、呼吸频率、体温以及阻抗等信息，指挥控制中心及时组织救援。
(2) 指挥控制中心预警运动员训练安全。运动员训练过程中，运动员的定位信息、心率、呼吸频率、体温以及阻抗等信息会通过北斗通信技术实时传输至指挥控制中心，指挥控制中心的监控与预警平台不仅能实时分析所有运动员的行进速度、行进路线、行进方向，判断出运动员继续按照相同速度、方向、路线训练的前方安全性;同时，运动员在同一个位置长时间停留，要及时做出安全预警并展开救援;还可以从医学上分析每个训练人员的身体安全状态，是处于正常状态、边界状态，还是危险状态，教练员根据运动员实时安全状态做出继续训练、暂停训练并休息和停止训练的决策，并利用北斗通信技术及时传输至相应运动员终端，终端做出相应响应。如果是危险状态，指挥控制中心还要及时调度相应救援力量展开救援。
2.2 训练救援指挥与调度
(1) 正确组织指挥训练，圆满完成训练任务
北斗定位通信技术在定向运动训练系统中的合理应用，极大地增加了定向运动组织者组织规划训练的科学性、实践性、灵活性和实战性。主要通过四种方式来实现：
一是利用北斗定位通信技术将训练人员的位置等信息在指挥控制中心实时显视，超出或即将超出规划训练区域或进入预先设定的训练“禁区”时，指挥控制平台会及时做出响应，教练员下达相应的指令;
二是指挥控制中心可以随时利用北斗通信技术向各训练人员通报天气、环境、目标点等公共信息，也可以根据训练需要广播通报训练任务、虚拟信息等，达到相应的训练任务;
三是指挥控制中心可以对训练人员进行点名操作，要求运动员在一定时间内上报所在位置的坐标，检验运动员的识图用图技能;
四是当运动员无法独立完成作业任务或需要求助时，可向指挥控制中心发送服务请求，指挥控制中心根据需要提供导航信息。北斗定位通信技术在定向运动训练中的灵活应用，确保了训练任务的圆满完成。
(2) 及时调度救援力量，高效展开救援工作
无论是运动员求救还是指挥控制中心预警运动员训练处于危险状态，指挥控制中心都要及时响应救援工作。首先，利用北斗通信功能及时下达停止训练的命令和相应安全医嘱，并等待救援;其次，根据各个巡逻力量、救援力量和被救援对象所处的位置，及时调度最近救援力量展开救援，确保被救援对象能够及时得到救援，圆满完成训练任务。
2.3 训练质量评估与提高
(1) 科学评估训练效果，准确发现训练不足
北斗定位通信技术在定向运动训练系统中的应用，实时、准确、可靠地反应出了运动员的位置、运动轨迹、运动时间、运动状态等信息，教练员可以根据这些信息科学评估运动员训练效果。主要从以下四个方面进行评估：
一是路线评估。教练员根据在相应背景下确定的专家库系统，科学规划出训练任务的运动路线，并对运动员选择的运动路线作出评估，判定出相应运动员的规划运动路线技能。 二是过程评估。根据运动员各个训练阶段的位置、时间、状态等情况，对运动员准确确定站立点的图上位置、正确选择行进路线、合理分配奔跑速度等技能作出科学评估，并判断出相应运动员的弱项所在。
三是结果评估。教练员对运动员的训练时间、成果或任务的完成情况给出准确评估。
四是综合评估。教练员依据专家库确定评估方法以及各项指标权重，对运动员训练的综合情况进行科学评估，准确发现相应运动员的训练不足。
(2) 针对指导训练方法，有效提高训练质量
针对不同的运动员和不同的训练弱项，教练员可以利用北斗定位通信技术针对性使用一定的训练方法和训练内容，有效提高相应运动员的训练短板，极大提高定向运动的训练质量。
3 结 语
北斗定位通信技术在定向运动中的广泛应用，有效帮助教练员实现了对运动员地理位置、运动路线、运动方向、运动速度、心率、呼吸频率、体温以及阻抗等信息的实时监视;实现了对运动员的指挥控制和交互通信，解决训练过程中“又聋又哑”的尴尬问题;实现了对运动员生命安全的及时预警与救助;实现了对运动员完成任务各个阶段技能掌握情况的客观、真实、可靠的评估，有效弥补了定向运动“只看结果、不计过程”的盲目训练方法的不足，为定向运动队进行科学施训、制定训练计划、针对性指导各项技能训练奠定了坚实基础;切实提高训练质量，防止伤亡等突发事件的发生，不断增加定向运动的安全性、科学性和实践性。
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