5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта...

^ 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки

Свойства движения и состояния сердечно-сосудистой системы и мышечного аппарата

Разработанная система контроля за состоянием спортсмена включает блоки съема ЭКГ, ЭМГ и трехосный акселерометр с гироскопами и датчиком магнитной 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... индукции. Модули имеют малые размеры и крепятся на спортсмене, не сковывая его движений. Конкретно компактность модулей и позволяет спортсмену делать обычные для него нагрузки, никаким образом не препятствуя тренировкам. Измеряемые 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... характеристики передаются по радиоканалу на компьютер тренера, что позволяет на удалении держать под контролем состояние спортсмена.

Данные акселерометра позволяют определять моменты и нрав активности спортсмена, не прибегая при всем этом к видеосъемке 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта.... В процессе первичных испытаний приобретенные результаты проявили связь сигналов акселерометра с нравом упражнений, выполняемых спортсменом (шаг, ходьба, бег, прыжки и т.д.), и уровнем текущей нагрузки (набросок 20).



Набросок 20. (челночный бег (длина дистанции – 6 метров 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта...))

При всем этом можно оценить величину нагрузки. Внедрение трехосного акселерометра позволяет проводить как раздельный анализ вектора ускорения спортсмена (определение периодов движения, его направления, динамики), а после интегрирования и вектора скорости, так 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... и оценивать общую нагрузку вместе с динамикой конфигурации кардиосигнала.

Кооперативный анализ электрокардиограммы и данных акселерометра позволит полностью держать под контролем тренировочный процесс и инструментально оценивать готовность и состояние спортсмена. Результаты автоматического анализа данных в комфортной 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... форме представляются тренеру либо спортсмену, как в режиме реального времени, так и в виде архивных данных.

В приложении А приведены графики сигналов трехосевого акселерометра и сигнала ЭКГ при выполнении разных видов 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... упражнений. По этим данным можно оценить нагрузку на сердечную систему в согласовании с данными акселерометра и коэффициентом связывающим нрав движения с затратами энергии спортсмена. Для оценки загруженности спортсмена нужно выработать 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... некоторый аспект, представляющий из себя сумму результатов обработки выходов сигналов модулей, с надлежащими весовыми коэффициентами. Данный параметр должен быть перестраиваемым для разных видов занятий и квалификации спортсмена. Этот коэффициент определяется на базе биомеханических и физиологических 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... исследовательских работ движений человека [40].

^ Результаты обработки электромиографических сигналов

При помощи физиологического модуля были получены записи ЭМГ при выполнении стандартных нагрузок различной интенсивности. Результаты статистического анализа неких ЭМГ, снятых при выполнении статической нагрузки (удержания 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... груза фиксированного веса) с мускулы extensor digitorum представлены на рис. 21 - 23.




Набросок 21.



Набросок 22.




Набросок 23.


Сравнительный анализ характеристик ЭМГ, выполненный при помощи непараметрического аспекта Манна-Уитни [44], показал наличие важных различий (на 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... уровне значимости 0.05) для большинства рассчитанных характеристик. Нрав различий для неких характеристик (среднеквадратическое отклонение SKO, коэффициенты асимметрии Asim и эксцесса Excess, интерквантильный размах Range, толика мощности, сосредоточенная в спектре 80 Гц – 150 Гц Power и время корреляции 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... Tau_Kor) иллюстрируется боксовыми диаграммами, представленными на рис. 24.















Набросок 24.


Вместе с обычным спектрально-корреляционным анализом ЭМГ, к исследуемым реализациям был приведен метод декомпозиции на эмпирические моды (ДЭМ). Способ ДЭМ не просит стационарности 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... данных, что в особенности принципиально для спортивных приложений, также имеет еще ряд преимуществ по сопоставлению с обычным спектрально-корреляционным анализом. Так, к примеру, по эмпирическим модам начальный сигнал восстанавливается с 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... хоть какой степенью точности, в то время, как статистические свойства не позволяют этого сделать, что свидетельствует о потере инфы при обработке. Для корректного внедрения способа не требуется наличия априорной инфы о свойствах 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... сигнала, что является определяющим преимуществом при использовании способа в критериях минимума априорной инфы о свойствах и особенностях сигнала. Таким макаром, разработка ДЭМ обладает высочайшей степенью адаптации к каждому определенному сигналу. Статистические свойства отдельных мод 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта..., в ряде всевозможных случаев, возможно окажутся более информативными, чем надлежащие свойства изучаемого сигнала в целом.

Суть метода ДЭМ (способа извлечения эмпирических мод из начального сигнала) тщательно изложена в [41 - 43]. Эмпирическая мода 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... (ЭМ, английское заглавие IMF – Intrinsic Mode Function) – это функция, сформированная на базе значений сигнала, данная безпрерывно на интервале существования сигнала либо дискретно в виде вектора отсчетов, имеющая в общем случае произвольную форму и 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... произвольную аналитическую запись (если такая существует) и удовлетворяющая двум нужным условиям:

1. Общее число экстремумов должно быть строго равно числу нулей начальной функции или отличаться от числа нулей по модулю менее, чем на 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... единицу. Выполнение данного условия нужно для того, чтоб ЭМ была узкополосной функцией (радиосигналом), что дает достоинства при частотной локализации особенностей сигнала.

2. Локальное (секундное) среднее значение функции, равное полусумме верхней огибающей, приобретенной методом 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... интерполяции отысканных локальных максимумов, и нижней огибающей, приобретенной методом интерполяции отысканных локальных минимумов, не должно превосходить заблаговременно определенное пороговое значение , зависящее от машинной точности , и погрешностей, связанных с получением, преобразованием и передачей сигнальной 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... инфы. В качестве средства интерполяции в большинстве случаев употребляются кубические сплайны. Достигнуть четкого равенства нулю локального среднего значения в каждый момент времени нереально по ряду беспристрастных обстоятельств. К их числу относятся вычислительные погрешности 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта..., нехорошая обусловленность систем уравнений для расчета коэффициентов сплайнов, также особенности самого сигнала (к примеру, краевые эффекты – сильные осцилляции интерполирующей функции на краях, благодаря которым поблизости краев локальное среднее фактически всегда отличается от 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... нуля).

Принципиально отметить, что ЭМ в общем случае обладает сразу и амплитудной, и угловой модуляциями. Закон амплитудной модуляции может быть установлен из огибающих, приобретенных интерполяцией экстремумов либо на базе 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... преобразования Гильберта (как квадратный корень из суммы квадратов отсчетов начального сигнала и сигнала, сопряженного по Гильберту), а закон угловой модуляции устанавливается на основании закона конфигурации моментальной частоты.

Очень вероятное число эмпирических мод ^ М приближенно 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... определяется как , где N – число отсчетов сигнала. Сходимость метода базирована на том, что при переходе к последующей ЭМ общее число экстремумов миниатюризируется приблизительно в 2 раза (согласно интерпретации ДЭМ как диадического 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... банка), и, в конце концов, не остается достаточного количества экстремумов для формирования огибающей. Это и будет означать окончание работы метода.

Рис. 25 иллюстрирует применение способа ДЭМ к обработке поверхностной электромиограммы, снятой с мускулы предплечья 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... (еxtensor digitorum) испытуемого при выполнении им статической нагрузки в виде удержания груза весом 0.5 кг. На рис.25 представлены начальный сигнал, 1-ые 4 эмпирические моды и остаток, приобретенный методом вычитания из сигнала сформированных эмпирических 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... мод.



Набросок 25. Разложение ЭМГ на эмпирические моды

Примеры разложения ДЭМ для файлов ЭМГ, соответственных удержанию 0,5 1,5 и 3 кг, приведены на рис. 26 – 28.




Набросок 26. ЭМГ. Удержание 0,5 кг.



Набросок 27. ЭМГ. Удержание 1,5 кг.



Набросок 28. ЭМГ. Удержание 3 кг.


Декомпозиция сигнала 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... на эмпирические моды сопровождается статистическим анализом приобретенных ЭМ. Рис. 29-31 иллюстрируют отличия статистических черт первой моды данных сигналов. Значимость различий на уровне значимости 0.05 доказана непараметрическим аспектом Краскелла-Уоллиса [44]. Группирующая переменная Group при проведении теста 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... соответствовала удержанию различного веса (Group = 1 – 0.5 кг; Group = 2 – 1.5 кг; Group = 3 – 3 кг). Приобретенные результаты свидетельствуют о перспективности исследовательских работ в данном направлении.



Набросок 29. Интерквантильный размах первой ЭМ при удержании различного веса.




Набросок 30. Толика 5.2.5. Экспериментальные данные и результаты их обработки - Отчет о выполнении 5 этапа Государственного контракта... мощности в спектре 80-150 Гц первой ЭМ при удержании различного веса.



Набросок 31. Время корреляции первой ЭМ при удержании различного веса



53-forma-itogovogo-kontrolya-uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline-biznes-planirovanie-programma-i-metodicheskie.html
53-funkcii-nacionalnoj-psihiki-krisko-v-g-k85-etnicheskaya-psihologiya-ucheb-posobie-dlya-stud-vissh-ucheb-zavedenij.html
53-harakteristika-sistemi-upravleniya-kachestvom-obucheniya-otchyot-po-itogam-samoobsledovaniya-gosudarstvennogo-byudzhetnogo.html