射箭训练生物反馈仪

英国心理学家哈迪提出，运动员的成绩和其唤醒水平之间呈倒“U”曲线关系，随着运动员焦虑水平的增加，比赛成绩会逐渐提高，中等焦虑水平下，运动员的成绩表现是最好的，但当焦虑水平过高时，运动员的比赛表现会突然下降，比赛场上判若两人......

射箭运动是静力、耐力性的个人间接对抗项目，以心智型技术为主导，对技术的精确性与稳定性均具有很高要求。

射箭运动员在训练或比赛中技术水平的发挥受到心理状态的直接影响。当运动员的机体唤醒程度过低，会导致注意力不集中，而过度的心理压力与情绪波动又会引起焦虑，造成技术动作的不协调，从而对比赛成绩造成负面影响。

此外，随着射箭比赛规则与程序的变更、新技术的运用，射箭比赛的对抗激烈程度、比赛结果的不确定性都在不断升高，对运动员能够抵御环境与心理干扰因素，保持心理状态的稳定，在训练与比赛中自我调节提出了更高的要求。

因此，能够在训练中准确、高效、量化地监测运动员的心理生理状态，及时了解其关键心理特征的波动，以及相应的机体外周生理变化，如自主神经唤醒水平，交感副交感神经的张力与平衡的动态变化等，对于提高射箭运动员竞技水平有着重要的积极作用.......

从科研意义上，基于多源生理、行为信号传感器模组的射箭训练生物反馈仪是实现便携式多模态人因数据采集的解决方案。射箭心理的研究一直是我国该运动项目上科研工作者及教练关注的重点内容。许多学者都对运动员赛前、训练前、训练中的脑电波特点进行了探索。

但是，以往研究大多在严格控制的实验室中进行，并依赖于离线数据的事后分析，但由于实验室条件往往经过简化，与实际情况差距较大，因此研究的结果直接应用于解决具体问题时，会造成与实际需求的偏差，缺乏迁移到训练应用的手段，极大限制了心理状态评估技术在实际训练中的应用。

中科心研“射箭训练生物反馈仪”依托于集成了多种生理和行为传感器的穿戴式智能设备，对实时采集的多模态生理信号进行实时分析，可以实现在运动员真实训练情境下的训练任务中进行外周生理信号的同步采集，基于在训练现场进等自然情境下进行的具有高生态效度的应用研究，挖掘更加具有普遍适应性的研究成果。此外，射箭训练生物反馈仪快捷、便携的特点解决了在现场进行应用研究时通常需要昂贵设备的高成本问题。

即时、精确的心理监测

从运动员训练中的心理评估、心理训练需求上分析，目前针对于运动员的心理评估体系主要采用训练绩效评估与离散式分析（如在训练前后各采集一次血压、心率并进行差异分析）的心理状态评估方法，具有单一化、简单化的不足，还未能完全实现对个体压力、情绪波动水平进行即时、精确的监测。

射箭训练生物反馈仪支持不同的具体训练环境下的高精度实时生理数据采集，支持在实验室条件下很难或不可模拟的复杂自然实验情境进行现场测试，有针对性地解决教练员在实际训练中下实时、动态地监测运动员心理压力水平、情绪波动等心理状态变化的现实需求。
填补国内市场空白

从市场意义上分析，射箭训练生物反馈仪面向射箭运动员群体使用、符合射箭运动规律，重点应用于监测运动员个体的压力水平和情绪状态，填补了国内市场空白，并能够在此基础上衍生出为其他运动项目领域运动员在不同场景下（如训练中、大赛前）提供科学、量化的生理机能和心理状态检测和评估技术。
射箭训练生物反馈仪硬件要件

硬件层级，射箭训练生物反馈仪设备集成多模态生理行为数据采集手环、网络连接设备、数据运算服务器、教练员训练评估终端，与数据显示终端，对多源生理、行为数据进行分类采集、接收、融合、分发、运算、存储。各种生理、行为数据传感器在获取相应的数据之后，通过边缘计算桥接终端设备进行上报数据的接收，将数据上报至多模态数据汇聚融合模块，并进行统一分发至服务器进行数据存储，以及数据显示终端进行实时展示。

射箭训练生物反馈仪硬件架构图
1. 1 多模态生理行为数据采集手环
  
  运动员在训练全过程中将手环佩戴于持弓臂，其高度集成化的轻量级设计（小于20克）支持无感穿戴式的数据采集，实时获取能够反映运动员心理压力、情绪状态变化的脉搏与皮肤电信号等生理数据，以及能够敏感测量其持弓手动作稳定性的运动加速度、运动角速度数据。
2. 2 教练员训练评估终端
  
  采用便携式平板电脑（pad）设备形态，加载训练评估应用程序，教练员刻在训练过程中可以随身携带，在观察运动员行为表现的同时，可以对运动员的技术动作表现进行标记、评估，并支持训练成绩的自动化记录。录入的评估打分数据，以及训练成绩数据将会存储到服务器数据库中，在训练结束后自动生成训练报告。运动员技术动作、动作质量标记将会与生理数据进行同步标定，为教练员分析训练中运动员的心理过程提供情境化的数据支撑。
训练评估软件系统

在软件层级，系统拟针对射箭运动员训练中的应用评估需求，系统支持在高生态效度的实际训练场景下进行心理评估的操作与交互功能。系统核心要件包括：
1. 1 事件信息打点标记模块
  
  在训练评估的过程中，可以即时对造成运动员心理波动、行为变化、影响运动员发挥的关键事件、关键场景进行信息打点标记，并进行事件打点信息与采集数据的同步标定。获取训练过程中的关键事件的时间信息，将事件信息与时序性生理数据进行融合处理，在生理与行为数据中进行准确的对应，为教练员考察运动员不同生理、行为数据变化提供参照依据，支撑教练员对运动员训练中的心理状态变化及造成变化的行为因素进行研判。
  
  事件信息打点标记模块
  
  此外，事件信息的名称与种类拟根据射箭运动特点以及运动员训练中的实际使用需求、场景特点、考察目标进行针对性的定制化配置，以达到为切实训练评估服务的目的。
2. 2 训练场景模块
  
  系统将实现基于训练科目等概念建立训练场景，将人员信息与场景绑定，并在训练场景下将数据采集设备与训练人员进行绑定，实现场景、人员、设备与数据的识别。并实现基于个体或群体的数据采集控制，支持多种不同训练场景下进行单人采集或多人并发采集的便捷式操作。
  
  训练场景模块
3. 3 行为评估模块
  
  提供在训练过程中对参训人员的多维度训练表现进行评价打分的数据入口，采用集成化矩阵量表形式，预设训练打分项以及表现分值选项，以简便的操作方式，在训练过程中对参训人员的绩效与表现进行可量化的打分评估，并将得分数据进行接收、存储与统计运算处理，形成有效的训练绩效评估，作为在训练、作业等业务应用场景下进行心理状态评估的侧面评估手段，为考察参训人员心理状态变化与实际的训练成果之间的联系提供数据支撑。
  
  行为评估模块
  
  此外，射箭训练生物反馈仪还包括分布式数据存储数据库、训练报告、数据监测等硬件和软件功能模块。在特征层上，可对提取的一些能够反映个体心理状态变化的关键特征进行实时监测，包括可以反映个体放松指标的LF/HF、个体压力指标的HR/SDNN等等。
  
  射箭训练生物反馈仪突破了以往的心理监测与心理状态评估只能在实验室内适用的技术瓶颈，集成了便携式生理监测装备，以及贴合射箭运动典型特色的训练评估系统的基础上实现了脱离实验室环境，可用于自然情境下的高效心理状态评估的应用。
  
  射箭训练生物反馈仪针对心理压力水平与情绪唤醒水平建立了运动员个体心理状态识别模型，并在持续进行应用验证、优化和迭代。通过长时程数据追踪，基于大样本数据、多数据点位，可以构建关键高水平运动员的身心基线水平，建立个性化心理生理响应常摸，实现对重点运动员日常、训中、赛前等各时间阶段更加精细、准确的身心基线评估，提供更有针对性的心理保障。

目前，中科心研射箭训练生物反馈仪已落地在国内某射击射箭队等多家体育机构常态使用，基于其核心的技术要件，亦可以在多种场景下应用，推广至其他静力、耐力性，心智、技术型运动项目的技术训练、心理训练场景中。例如，各项射击类运动项目训练，或运动员心理干预训练、表象训练过程中的心理压力与情绪稳定性监测、评估提供一套完整的解决方案。