【摘要】 本研究基于國家科技支撐計劃科技奧運專項《隔網(wǎng)對抗項致勝因素的研究與實施》(2006BAK12803)和上海市科委重點科技攻關計劃資助項目《競技體育對抗性項目技戰(zhàn)術分析與診斷研究》(072705128),目的是探索新的乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷方法,嘗試人工智能技術在乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷與分析中的應用,并以診斷結果為基礎對比賽進行評估和預測研究。乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷評估指標體系的研究。在借鑒前人研究的基礎上,構建了乒乓球比賽技戰(zhàn)術指標體系,其中技術體系融合了技術和落點,包含了發(fā)球技術、正手弧圈技術、反手弧圈技術、挑打技術、劈長技術、擺短技術和推擋技術,落點根據(jù)各技術特點分別進行了限定；戰(zhàn)術體系則融合了戰(zhàn)術行為和擊球時序,戰(zhàn)術行為包括進攻、防守、控制和均勢四類,擊球時序按三段進行分類。人工智能乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷方法的比較研究。以決策樹建樹過程的精化結果和粗糙集屬性約簡的結果對乒乓球比賽進行技戰(zhàn)術診斷,并與改進的人工神經(jīng)網(wǎng)絡技戰(zhàn)術診斷方法進行了比較研究。結果表明：神經(jīng)網(wǎng)絡和決策樹方法得出的結果較為穩(wěn)定,粗糙集約簡的結果有較大的差別；若目標誤差選擇合理,神經(jīng)網(wǎng)絡方法對于測試集的整體擬合度較高,決策樹方法次之,粗糙集方法的擬合程度較差；決策樹和粗糙集方法的診斷結果傾向于值較大的屬性,而神經(jīng)網(wǎng)絡方法依據(jù)連續(xù)值進行函數(shù)值傳遞,更傾向于技術屬性與獲勝概率的函數(shù)關系�；谌斯ど窠�(jīng)網(wǎng)絡的乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷方法的改進,對增量改變的方式進行改進,將選手的技戰(zhàn)術診斷分為優(yōu)、發(fā)揮正常和態(tài)差三種競技狀態(tài)分別進行�；谌斯ぶ悄芊椒ǖ钠古仪虮荣惣紤�(zhàn)術評估及預測研究。在技戰(zhàn)術診斷的基礎上,嘗試對乒乓球比賽進行評估研究。討論了乒乓球比賽技戰(zhàn)術評估的意義、方法、原則和操作流程,將評估過程分為不同選手間的評估和某選手自身的評估兩種方式來進行。結果表明：基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的技戰(zhàn)術評估方法可操作性強,評估的結果體現(xiàn)了公平性,可以合理區(qū)分某場比賽雙方的技戰(zhàn)術實力水平。在技戰(zhàn)術評估的基礎上,對乒乓球比賽進行初步的預測研究。對預測含義、分類和流程進行了討論,研究了基于決策樹和人工神經(jīng)網(wǎng)絡的組合預測方法,并將其用于優(yōu)秀乒乓球運動員的技戰(zhàn)術狀態(tài)預測,分別從訓練時間、預測精度對神經(jīng)網(wǎng)絡預測和組合預測兩種方法進行對比分析,對32場比賽進行預測結果顯示,組合預測的精度為0.9285,與神經(jīng)網(wǎng)絡預測接近,但時間為神經(jīng)網(wǎng)絡方法的18.61%。運用改進的基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的技戰(zhàn)術診斷方法對優(yōu)秀乒乓球運動員的技術診斷結果如下：正手弧圈是所有優(yōu)秀男、女乒乓球運動員最主要的得分手段,發(fā)球技術也較為重要,且發(fā)半出臺球?qū)Ρ荣惈@勝的影響較大。中外男子乒乓球運動員的技術特征較為相似,但在正手弧圈的落點上有所區(qū)別,外國男子運動員正手弧圈得分率重要性次序為反手—中路—正手,中國男子為反手—正手—中路。中國女子運動員的正手弧圈技術和反于弧圈技術仍是最重要的兩項技術,且以打?qū)Ψ椒词趾驼謨纱舐潼c為主要的得分手段,而外國女子的落點為反手和中路。對優(yōu)秀乒乓球運動員的戰(zhàn)術診斷結果表明：男子乒乓球運動員最重要的戰(zhàn)術行為是第三拍搶攻和接發(fā)球控制。女子乒乓球運動員的使用最多的戰(zhàn)術行為是發(fā)球搶攻和接發(fā)球后形成均勢,最重要的戰(zhàn)術為發(fā)搶和相持-均勢。與外國運動員相比,中國男子運動員的發(fā)球后控制和接發(fā)球后控制明顯較優(yōu),防守對外國運動員的比賽有重要影響；進攻型戰(zhàn)術是中國優(yōu)秀女子乒乓球運動員主要采用的戰(zhàn)術,接發(fā)球后形成相持的戰(zhàn)術對外國女子運動員的決定意義較大。首次將改進的基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的技戰(zhàn)術診斷方法用于對中國國家乒乓球隊主要隊員：CHNMA、CHNMB、CHNMC、CHNMD、CHNME、CHNFA、CHNFB、CHNFC、CHNFD、CHNFE和第29屆奧運會和50屆世乒賽的主要對手：FORMA(德國)、FORMF(德國)FORMB(白俄羅斯)、FORMC(韓國)、FORMD(韓國)、FORME(中國臺北)、FORFA(新加坡)、FORFB(新加坡)、FORFC(新加坡)、FORFF(新加坡)、FORFD(日本)、FORFE(韓國)進行技戰(zhàn)術診斷研究,并用于備戰(zhàn)訓練和比賽決策支持,得到了教練員和運動員的肯定。 

1緒論

 

1.1論文研究的背景

乒乓球項目是我國的傳統(tǒng)優(yōu)勢項目，在剛剛結束的第29屆北京奧運會上取得了全部單項和團體比賽的金牌，在兩個單打項目上，更是實現(xiàn)了金銀銅牌的包攬。對乒乓球比賽進行相關研究，總結訓練和備戰(zhàn)的經(jīng)驗，不僅對于項目本身，對于所有對抗性項目的發(fā)展均有非常重要的參考意義。由于乒乓球項目在我國堅實的群眾基礎和在競技體育領域的長盛不衰，對其進行研究還有良好的社會效益。乒乓球運動員能否在比賽中獲勝受多重因素的制約，如身體、心理、技戰(zhàn)術和環(huán)境等等，然而，由于乒乓球比賽技戰(zhàn)術體系的復雜性和戰(zhàn)術運用的靈活性，其發(fā)揮的優(yōu)劣決定著比賽的勝負，在“隔網(wǎng)對抗項目制勝因素的研究與實施”研究中，將其列為比賽獲勝的主要因素;在國家乒乓球隊的平時訓練和歷次備戰(zhàn)時，也將其作為最重要的內(nèi)容。

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1.2論文研究的目的
探討運用人工智能方法對乒乓球比賽進行診斷與評估研究，對優(yōu)秀乒乓球運動員的技戰(zhàn)術水平進行診斷，為教練員和運動員合理安排訓練、有效調(diào)控比賽技戰(zhàn)術運用提供科技支撐。
1.3論文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點1.3.1研究對象與研究方法
選取優(yōu)秀乒乓球選手近五年世界錦標賽、世界杯和奧運會等比賽368場次，運用課題組開發(fā)的“乒乓球比賽技戰(zhàn)術采集系統(tǒng)”，采集每場比賽各項技術和戰(zhàn)術指標的數(shù)據(jù)。
研究方法有文獻資料法、專家訪談法、錄像觀察法、數(shù)據(jù)采集法、軟件工程法、數(shù)學建模法等。文獻資料法主要用于了解國內(nèi)外關于球類比賽技戰(zhàn)術診斷、評估和預測的研究現(xiàn)狀，特別是關于乒乓球項目技戰(zhàn)術診斷和評估的相關研究。專家訪談法主要是咨詢目前采用的乒乓球比賽技戰(zhàn)術指標體系的合理性和適用性，并對提出的技術與落點結合的技術體系和戰(zhàn)術與時序結合的指標體系進行專家訪談，根據(jù)專家意見進行改進.

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2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述

 

2.1技戰(zhàn)術診斷與評估的研究

在乒乓球比賽中，只有客觀地分析和了解對手的技戰(zhàn)術特點，并有針對性地進行訓練和安排比賽戰(zhàn)術，才一能克敵制勝。乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷與評估意義在于通過分析雙方的競技實力判斷訓練效果為制定訓練計劃設定起始點、為比賽排兵布陣提供參考、對選手的實力進行排名等。乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷與評估大體上經(jīng)歷了由定性到定量再到定性與定量相結合，由指標籠統(tǒng)到具體分析，由手工統(tǒng)計到計算機輔助分析再到人機交互，由簡單數(shù)理統(tǒng)計到數(shù)據(jù)挖掘再到?jīng)Q策支持的過程(圖2一l)

簡單統(tǒng)計主要是教練員或運動員針對某項具體的技、戰(zhàn)術指標進行的，稍復雜一些的有:吳煥群等(1990)的“分段評估法”，再較為復雜統(tǒng)計有李今亮等(1996)的“十項指標評估法”等。虞麗娟、張輝、凌培亮、趙養(yǎng)清(2008)等則分別運用關聯(lián)規(guī)則和序列模式，系統(tǒng)地探討了發(fā)球輪與接發(fā)球輪，筆耕文化傳播，前三拍與得、失分關聯(lián)特征和乒乓球比賽重要的得失擊球序列。目前，乒乓球比賽的綜合決策支持還處于理論探索階段，但應該是今后發(fā)展的研究方向之一。

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2.2體育預測研究

22.1體育預測概述

體育預測是指體育決策者采用某種預測方法對體育發(fā)展的未來趨勢進行推測，以預測結果來輔助決策。體育預測越來越需要數(shù)學和計算機學科的參與。[38]
2.2.2體育預測精度指標
(l)預測誤差e1一般定義為以下形式:e1=yl一y1;
(2)預測精度的指標是絕對偏差MAD;
(3)平均平方誤MSE，它減少了誤差抵消的可能。

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3乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷評估指標體系的研究...........................13
3.1指標設計的總體思路.....................13
3.2技術體系的構建................13
3.3戰(zhàn)術體系的構建..................14
3.4乒乓球比賽技戰(zhàn)術分析軟件的開發(fā)..........................6
4基于人工智能的乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷方法的比較研究...................17
4.1人工智能方法的特點分析.....................17
4.2基于人工智能的乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷方法.........................19

4.3診斷方法比較...................28

 

6應用研究一人工智能乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷在大賽中的應用

 

6.1診斷方法及其在大賽中的應用

6.1.1人工智能乒乓球比賽診斷方法

在大賽備戰(zhàn)過程中，確定比賽的主要對手并對其進行全面的技戰(zhàn)術診斷是中乒乓球隊歷次大賽前科研的重點研究項目。從第49屆世乒賽開始，國乒隊教練組將比賽技戰(zhàn)術診斷與分析確定為每次大賽的必修課。從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)問題，逐步引入人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等先進技術手段促進對技戰(zhàn)術特征的深刻認識并將結論用于指導科學化訓練和比賽。乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷的思路也隨著指導訓練比賽的實踐逐步得到完善，其研究內(nèi)容包括對運動員的整體技戰(zhàn)術把握和某項技戰(zhàn)術的詳細分析.

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7總結與展望

 

7.1主要結論:

本文在構建乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷評估指標的基礎上，對基于人工智能方法的乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷方法進行了比較研究，并在此基礎上進行了初步的評估預測研究，對基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的乒乓球比賽技戰(zhàn)術診斷方法進了改進，診斷結果更為明晰、評估結果貼近比賽實際、預測結果更加科學，可以方便地用于比賽技戰(zhàn)術診斷和決策支持，本研究的技戰(zhàn)術診斷成果首次用于國家乒乓球隊第29屆奧運會主力和對手技戰(zhàn)術診斷，并分別用于第50屆世界乒乓球錦標賽和2010年男隊冬訓對手技戰(zhàn)術分析，得到國家隊教練員和運動員的肯定，研究結論如下:

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本文編號：10953