基于复杂网络的运动能力在线评估系统设计.doc

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1、2018 年 1 月 15 日 第 41 卷第 2 期 116 DOI： 10.16652/j.issn.1004373x.2018.02.029 现代电子技术 Modern Electronics Technique Jan. 2018 Vol. 41 No. 2 基于复杂网络的运动能力在线评估系统设计 韩丽婷， 呼 德，姚海霞 （内蒙古医科大学，内蒙古 呼和浩特 010110） 摘 要：针对现有的人 体运动能力在线 评估系统一直 存在评估效果差 、性能 低的问题，提出并设计 基于复杂网络的 运 动能力在线评估系 统。通过框架结构 设计与评估子系统设 计，完成系 统的硬件搭建。在软 件设计过

2、程 中，主要通过对运 动 评估界限及运动信息库进行设计，并给出整体结构分析情况，结合软硬 件部分，完成人体运动能力在线评估系统的 设计。实 验结果表明，上述系统对于 人体运动能力评估的 准确性明显高于传统 评估系统，且其评估效果较好 、性能较高 ，具有一定 的 优势。 关键词：复杂网络；人体运动；运动能力；在线评估系统；运动评估；运动信息库 中图分类号： TN711 34； TP277 文献标识码： A 文章编号： 1004 373X（ 2018） 02 0116 04 Design of online motion ability evaluation system based on com

3、plex network HAN Liting， HU De， YAO Haixia （ Inner Mongolia Medical University， Hohhot 010110， China） Abstract： In allusion to the problems existing in online human exercise ability evaluation system for its poor evaluation ef fect and low evaluation performance， an online motion ability evaluation

4、system based on complex network is proposed and de signed. The architecture structure and evaluation subsystem are designed for hardware establishment of the system. During the process of software design， combined with the hardware part， motion evaluation limits and motion information database are d

5、e signed and the overall structure analysis is given to accomplish the design of the online human motion ability evaluation system. The experimental results show that the above system has much higher accuracy for human exercise ability evaluation than the tra ditional evaluation system， and has cert

6、ain advantages in its evaluation effect and evaluation performance. Keywords： complex network； human exercise； motion ability； online evaluation system； motion evaluation； motion infor mation database 0 引 言 统。应用此系统对人体运动情况进行在线评估，可以有 效提高评估准确性，且能充分发挥系统自身的督促作 现有的人体运动在线评估系统，主要在 J2EE 平台 的基础上，建立 Web 服务器的整体

7、框架结构，应用 SQL Server 2000 作为后台数据库服务器。这种 Web 服务器 与 SQL Server 2000 数据库服务 器相结合的运行模式， 可以对采集到人体运动信息进行综合分析处理，且可以 根据个人运动差异，做出最为人性化人体运动评估。但 从系统层次方面来考虑，这种传统模式，构建过程过于 复杂、繁琐，且不能 完全发挥系统自身的督促作用 。为 了有效改善这种现状，提升参与者的人体运动能力，设 计了一种新型的、基于复杂网络的人体运动在线评估系 用，达到提升人体运动能力的目的。 1 评估系统硬件及子系统设计 系统硬件设计过程中，为了保证系统在运行过程中 出现系统稳定性差的问题，

8、按照如下步骤对系统硬件进 行设计。 1.1 硬件架构设计 一般来说，基于复杂网络的人体运动在线评估系统 的硬件架构，需要具有查询分析、决策分析、能力评估等 模块，且整体架构可以根据各运动用户信息的不同，保 收稿日期： 2017 0803 修回日期： 2017 09 29 基金项目：内蒙古医科大学项目（ NYJXGG2017052） Project Supported by Inner Mongolia Medical University（ NYJXGG2017052） 1 第 2 期 韩丽婷，等：基于复杂网 络的运动能力在线评估系统设计 2 117 持查询时显示信息的差异性 。对于硬件架构来

9、说，在 运动都需要评估，可以表示为一个多边形，且每个多边 面对一个新用户时，首先要将其相关个人信息进行录 入，并根据每个用户的相关信息，设定具体的权限管理 服务。其具体架构框图如图 1 所示。 图 1 系统硬件架构框图 Fig. 1 Architecture diagram of system hardware 1.2 人体运动评估子系统设计 人体运动评估子系统，可以分为人体运动能力评估 准备、评估打分、运动能力计 算、运 动能力显示 4 个模 块，详细设计如图 2所示。 形的节点数都为 x ，边数都为 y ，设人体运动源节点为 d0 ，该 点 的 点 权 值 为 w0 = 1 ，其 余 所

10、有 节 点 分 别 为 d1,d2, dn ，且它们的点权值 w 均为 0。则相邻人体运 动信息节点 i 与 j 之间权值与边界进行确定，可提高评 估系统能力，情况共分为如 下 3种： 1） i 与 j 之 间 距 离 等 于 指 定 距 离 ，则 边 界 数 di = dj = 1 ，点权值 wi = wj ，则人体运动能力一般； 2） i 与 j 之 间 距离 未 到达 指 定距 离 ，则 边界 数 di = dj 1 ，点权值 wi = wi + wj ，则人体运动能力较差； 3） i 与 j 之 间 距 离 超 过 指 定 距 离 ，则 边 界 数 di = dj 1 ，点权值 wj

11、= wi + wj ，则人体运动能力较好。 2.2 人体运动信息库设计 基于复杂 网络的人体运动在线评估系统软件信息 库 ，负责多个子系统之间连接与沟通，其主要信息传输 流程如图 3 所示。 图 3 子系统信息传输流程图 Fig. 3 Flow chart for information transmission of subsystem 图 2 Fig. 2 人体运动能力评估子系统设计图 Design diagram of human motion ability evaluation subsystem 如果从逻辑关系上来分析，当信息库接收到运动人 员的评估请求时，会自动在后台信息库中，调

12、取与之相 关的信息，并通过对信息的重组与分析，得出最准确的 评估结果，最终将该结果以查询结果的方式显示在窗口 之中 。详细逻辑关系如图 4 所示。 图 2 中：人体运动能力评估准备模块，主要根据运 动人员的平时运动，确定后续评分所遵循的权值；评估 打分模块会对运动人员的绩效成绩以及个人能力做出 真实性评估 ，并根据评估结果拟合出最为合理的个人 能力水平；能力计算与能力显示模块，则是配合评估打 图 4 人体运动信息库逻辑关系图 分模块的运行，将人体运动评估结 果进行相应的加工， 4 Fig. 4 Logic diagram of human motion information database

13、 并最终进行显示 。 通过逻辑关系的约束以及与相关子系统的沟通，即 可完成系统软件的信息库搭建。 2 系统软件设计及实现 硬件环节是保证系统正常运行的关键部分，软件环 2.3 整体系统的实现 通过上述过程，完成了基于 复杂网络的人体运动在 8 节则是系统运行的实施重点，只有二者的相互结合，才 5 线评估系统整体设计 。为了保证系统正常运行，通常 能使系统的各个环节逐渐趋于完善 分完成系统的软件环节设计。 2.1 运动评估界限分析 ，还需按照如下部 情况下，应用运动能力评估模块的评估得分计算人体运 动情况 ，完成系统的设计，具体过程如图 5 所示 。 根据图 5 所显示操作工程，对系统进行运行，

14、便可 点权值是复杂网络基础构建的重要环节，也是评估 系统软件实施的重点。假设对每一个运动人员的人体 保 证该 系统 顺利 实现 ，至 此便 完成 了系 统设 计 全部 过程。 6 7 3 9 118 现代电子技术 2018 年第 41 卷 组的评估结果准确性曲线 ，均匀分布在标准曲线两端， 且代表 5 名实验对象的点，全部位于曲线上；而对照组 的评估结果准确性曲线，全部位于标准曲线下方，且代 表 5 名实验对象的点，也随机分布在虚线附近。因此， 可以证明，基于复杂网络的人体运动在线评估系统，比 普通系统具有更高的评估准确性。 图 5 系统实现操作过程图 Fig. 5 Chart for ope

15、ration process of system 3 实验结果与分析 为了验证该人体运动在线评估系统的实用性价值， 以 10 名人体运动爱好者作为实验对象，将他们随机分 为 2组，其中 1 组作为实验组，另 1 组作为对照组。在实 验开始前，首先 对各实验对象的相关身体参数进行调 查，并根据他们各自的身体参数，设置实验参数。 3.1 实验参数设置 实验参数设置表如表 1所示 。其中 STS， MCS， FCF， 图 6 Fig. 6 人体运动能力评估的准确性对比图 Comparison diagram for evaluation ECF 分别代表骨骼 强度、肌 肉强度、力 量系数、耐力系 数

16、， MEI 代表最大运动强度， SAL 代表人体能力水平，这 两项指标并无具体数值，仅用相应等级代表。为了保证 3.3 accuracy of human motion ability 差异性体现对比 在完成评估准确性对 比之后，在上述评估结果的基 实验的公平性，实验组与对照组的参数均保持一致。 表 1 实验参数设置表 Table 1 Setting of experimental parameters 分组项目 实验组（ 5 人） 对照组（ 5 人） STS 1.0510 1.0510 MCS 2.4410-7 2.4410-7 FCF 2.28 2.28 ECF 3.07 3.07 MEI

17、 SAL 3.2 运动能力评估的准确性对比 在完成参数的设置之后，令 10 名实验对象同时学 习健美操运动，并对他们所需的跑步学习时间等信息进 行记录 。应用在线评估系统对实验组 5 人的信息进行 分析，应用普通系统对对照组 5 人的信息进行分析，将 2组分析结果的准确性进行对比，结果如图 6所示。 图 6中的实线代表标准运动评估曲线，点实线代表 实验组的评估准确性曲线，虚线代表对照组的评估准确 性曲线。根据图 6 中曲线的分布状态，可以发现，实验 础上，分析 2 个系统对 5 名实验对象个体之间差异性的 体现情况，具体结果如图 7、图 8 所示。 图 7 实验组差异性体现图 Fig. 7 D

18、ifferences in experimental group 通过图 7 与图 8的对比 ，可以发现，代表实验组 5 名 实验对象的点，都各自独立分布，个体之间均能保持一 定的距离；而代表对照组 5 名实验对象的点，仅有 1 个能 独立分布，另外 4 个点均两两连接在一起。因此，可以 证明，基于复杂网络的人体运动在线评估系统，比普通 系统更能体现不同个体之间的差异性。 -7 -7 10 第 2 期 韩丽婷，等：基于复杂网络的运动能力在线评估系统设计 119 图 8 对照组差异性体现图 LI Yongkui， PANG Da， LI Dongyu， et al. Meta network s

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21、up based method for machinery health monitoring with big data 4 结 语 J. Journal of mechanical engineering， 2015， 51（ 21）： 49 56. 6 邓波，陆颖隽，王如志 . 一种基于 CRO 的高 阶神经网络多示 例 学习方法 J. 计算机科学， 2017， 44（ 3）： 264 267. 为了解决现有人体运动在线评估系统，构建过程过 于复杂，且不能有效发挥系统自身的督促作用的问题， DENG Bo， LU Yingjun， WANG Ruzhi. Multiple instanc

22、e 设计了一种新型在线能力评估系统。通过框架结构设 计与评估子系统设计，完成了系统的硬件搭建；通过点 权值及边界值设定、数据 库的设计，完成系统的软件构 建，并设计了对比实验，证明该系统确实比普通系统具 有更高的实用性价值。 注：本文通讯作者为姚海霞。 参 考 文 献 1 刘志刚 ，任达 . 基于 复杂 网络的 创业 板指数 动力 学特征 分析 J.武汉理工大学 学报（信息与管理 工程版）， 2015， 17（ 2）： 224 227. LIU Zhigang， REN Da. Dynamic characteristics analysis on growth enterprises ind

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