透過衛星記錄運動過程

目前市面上,如手機、運動手環、自行車錶、導航等,都含有定位功能,不難發現GPS已經充斥在生活周遭。例如:許多跑者參加馬拉松時,會藉由此工具量化跑步距離,來規劃訓練的目標,或是自行車友透過即時的速度資訊,維持巡航能力。除了個人的使用外,GPS系統具有不受場地限制的優點,也被職業球隊作為選手監控的儀器,進行球員的追蹤。例如針對足球、橄欖球等運動範圍廣的團隊項目,下圖是作者統整近10年GPS在運動研究中所應用項目,包含自行車、足球、橄欖球、甚至是水上的輕艇...等。

透過衛星記錄運動過程

圖片來源:作者自行整理相關文獻

GPS在團體運動的角色

透過GPS定位的位置,隨時間變化可得知距離,經過數學運算後,可獲得球員速度、加速度等運動學參數。以圖中International Journal of Sports Physiology and Performance期刊文獻為例(紅框),學者將GPS系統作為球隊長期訓練的儀器。此研究針對英超聯賽足球員,進行長期的體能追蹤監控,其優勢在於同時追蹤多位球員,可分成中後衛(CD)、左/右翼鋒(WD)、中衛(CM)、邊鋒(WM)及射手(ST)等,不同位置,每個位置的球員,在上場時間、跑動總距離、平均跑動速度、衝刺跑的距離、心律...等,均可即時獲得,例如:中衛需在場上來回跑動,總移動距離比其他球員來的高;射手在進攻時必須快速移動,高速移動下的距離高於其它球員;中後衛盯緊敵方球員防止進攻,心跳率因此也與其他球員有落差。在比賽進行中,這些參考資訊可迅速地顯示在平板電腦給教練參考,甚至可進一步賽後分析、戰術調整。同理橄欖球、滑雪、水上競賽項目,運動過程中的表現亦能被詳細紀錄下來,給運動員更全方位的參考。

透過衛星記錄運動過程

圖片來源: International Journal of Sports Physiology and Performance, 10(4), 489-497

GPS正名為GNSS

最早GPS系統為美國開發,並使用在軍事用途上,隨著民用普及,對於衛星導航系統口語上都以GPS為統稱,事實上GPS係指美國的衛星系統,還有歐洲Galileo、俄羅斯GLONASS、中國北斗BeiDou,這些各區域所發射的衛星系統,正式的名稱應該為全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System, GNSS)。最近,中國北斗三號的最後一顆衛星發射升空,整套北斗衛星網路已經完成,代表全球衛星導航系統發展也越來越完整,除了使用在航太、救援、軍事、導航...外,對於運動員追蹤的精準度來說,也是一大優勢。透過更多的衛星系統來定位,可使誤差降低,換句話說,精準度提高且明確的數據,有利於運動員知道更真實的狀況。如今市售的手錶、手機,大部分都已具備存取多個衛星系統的功能。

透過衛星記錄運動過程

圖片來源:GLOBALPos官方網站

未來發展

GNSS的定位方式好處在於有多套系統可選擇,若某套衛星系統被遮蔽下,可藉由其他衛星系統來定位。感測器透過存取衛星系統數目越多,有利於當下選擇最佳的衛星定位系統,來減少產生的誤差,因此未來的追蹤系統應該會支援更多衛星的存取,唯一的限制是室內場館就無法使用。從舉例的文獻其實也發現,GNSS運動員追蹤系統除了定位外,還會結合心律帶或慣性感測器來提供更多的內容。換言之,融合各儀器所具備的優點,以及多樣化的數據,會得到完整的參考依據,勢必是未來的趨勢。

參考文獻:Malone, J. J., Di Michele, R., Morgans, R., Burgess, D., Morton, J. P., & Drust, B. (2015). Seasonal training-load quantification in elite English premier league soccer players. International Journal of Sports Physiology and Performance, 10(4), 489-497.

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