LPS應用於短距離跨欄運動

目前局部定位系統 (LPS) 在國際上應用已越來越普及，延伸閱讀《局部定位系統應用於運動員追蹤》，除了應用於團體球類項目，個人運動項目如田徑似乎也是可探討之方向；近期台師大運動競技學系田徑隊，將LPS應用在短距離跨欄之技術分析。本篇文章將概述研究團隊如何利用LPS設計實驗，為跨欄運動提供技術分析。

跨欄運動分期

跨欄是一項技術與速度結合而成的運動，除了過人的身體素質外，良好的技術也是必須具備的能力。相較歐美選手優異的身體素質，亞洲選手可透過優異技巧來彌補身體素質的不足；另外近年不乏有國內選手在國際上表現突出，因此跨欄項目也為我國重點培養項目之一。以室內60 m跨欄來說，男女均須在最短的時間內，跨過5個障礙欄架並抵達終點。與百米賽跑不同，短距離的跨欄包含更具技巧性的跨欄動作，因此我們除了得知總成績來做為好壞判斷標準外，更希望能獲得跨欄過程中的細項分期，以便做更完善的評估。如下表所示，舉例來說，起跑、欄間跑、衝刺 (綠色區塊) 都是速度提升階段；跨欄 (黃色區塊) 因騰空時間長 (受風阻影響) 則為速度下降階段，而兩顏色區塊的界定，通常是透過腳步來區分，此兩者之間銜接是否順暢往往會影響選手的表現，因此透過週期性變化評估，能找出選手較薄弱之區間，並針對弱點進行補強。在過往為了監控短距離徑賽，研究團隊會架設攝影機、光閘等光學儀器設備在跑道一旁，這會產生許多使用上之不方便，例如：只能監控一位選手 (遮蔽問題) 而忽略同儕競爭、數據無法即時分析 (錯過當下糾正時機)，因此我們會利用LPS協助跨欄訓練分析。

如何進行儀器比較？

首先LPS主要有兩大優勢，一是定位追蹤 ，延伸閱讀《運動員追蹤系統》，二是偵測敏感訊號之慣性感測器 (IMU) ，延伸閱讀《穿戴裝置的偵測原理》，而跨欄運動特徵，正是由選手在跑道上的移動並搭配腳步變化而組成 ，延伸閱讀《透過觸地時間就能推算你的跑速!》、《判斷著地型態的方法》，似乎有應用之可能。於是我們將具有定位功能之感測器及IMU，綁貼在選手的運動頭巾及雙腳上，以便即時追蹤頭部位置與判斷腳步觸地時的撞擊訊號。從收集之訊號我們即可標記事件發生點，進而計算出跨欄相關週期參數；另一方面為了比對準確性，我們同時架設兩台GoPro高速攝影機 (120 Hz) 在場地旁進行拍攝當作效標，延伸閱讀《影片在運動科學之應用》，並擺放角錐做為比例尺參照，透過視覺步態分析與每張影格篩選，亦可計算跨欄相關週期參數。

儀器誤差結果

兩者儀器均可量測到跨欄與欄間跑之時間、距離參數，結果如下表所示，儀器時間誤差大約在0.02 s內，距離誤差大約在10 cm左右。這意味LPS與影片時間的誤差，已在儀器極限內 (50 Hz，每0.02 s收取訊號一次)，且大致會有半個腳掌的距離誤差，就此結果來說，若LPS使用在短距離田賽訓練上，其實已經具一定的水準；另一方面，正式短距離田賽的成績很常出現僅0.01 s的差距，我們也觀察到LPS會有較大的時間誤差出現 (0.024 s)，因此要做為正式比賽計時工具，還有待驗證。整體而言，LPS應用於個人訓練是可行的，我們日後將會針對此議題再做相關延伸。

本文的目的並非要討論LPS的精確性能到何種程度，主要是想探討將LPS應用於不同運動員追蹤之可能，並證實可行性。LPS應用在跨欄上可以解決前述的同時起跑遮蔽與立即性回饋問題，這對跨欄訓練分析是一大進展；然而相比百米賽跑，跨欄較為特殊，需由腳步來進行週期切割，因此在判斷腳步上需有一定準確性，倘若是使用於一般短距離賽跑，應該也會有不錯的成果，未來應嘗試應用於更多不同運動項目。

參考文獻：

方麒堯、蔡於儒、陳韋翰、相子元 (2020年11月)。局部定位系統在短距離徑賽訓練之應用。「臺灣運動生物力學年會暨運動科學研討會」發表之論文。