發(fā)布時(shí)間：2014-12-31 10:39

 

【摘要】 本研究基于國(guó)家科技支撐計(jì)劃科技奧運(yùn)專(zhuān)項(xiàng)《隔網(wǎng)對(duì)抗項(xiàng)致勝因素的研究與實(shí)施》(2006BAK12803)和上海市科委重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃資助項(xiàng)目《競(jìng)技體育對(duì)抗性項(xiàng)目技戰(zhàn)術(shù)分析與診斷研究》(072705128),目的是探索新的乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷方法,嘗試人工智能技術(shù)在乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷與分析中的應(yīng)用,并以診斷結(jié)果為基礎(chǔ)對(duì)比賽進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)研究。乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷評(píng)估指標(biāo)體系的研究。在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)體系,其中技術(shù)體系融合了技術(shù)和落點(diǎn),包含了發(fā)球技術(shù)、正手弧圈技術(shù)、反手弧圈技術(shù)、挑打技術(shù)、劈長(zhǎng)技術(shù)、擺短技術(shù)和推擋技術(shù),落點(diǎn)根據(jù)各技術(shù)特點(diǎn)分別進(jìn)行了限定；戰(zhàn)術(shù)體系則融合了戰(zhàn)術(shù)行為和擊球時(shí)序,戰(zhàn)術(shù)行為包括進(jìn)攻、防守、控制和均勢(shì)四類(lèi),擊球時(shí)序按三段進(jìn)行分類(lèi)。人工智能乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷方法的比較研究。以決策樹(shù)建樹(shù)過(guò)程的精化結(jié)果和粗糙集屬性約簡(jiǎn)的結(jié)果對(duì)乒乓球比賽進(jìn)行技戰(zhàn)術(shù)診斷,并與改進(jìn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技戰(zhàn)術(shù)診斷方法進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和決策樹(shù)方法得出的結(jié)果較為穩(wěn)定,粗糙集約簡(jiǎn)的結(jié)果有較大的差別；若目標(biāo)誤差選擇合理,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)于測(cè)試集的整體擬合度較高,決策樹(shù)方法次之,粗糙集方法的擬合程度較差；決策樹(shù)和粗糙集方法的診斷結(jié)果傾向于值較大的屬性,而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法依據(jù)連續(xù)值進(jìn)行函數(shù)值傳遞,更傾向于技術(shù)屬性與獲勝概率的函數(shù)關(guān)系。基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷方法的改進(jìn),對(duì)增量改變的方式進(jìn)行改進(jìn),將選手的技戰(zhàn)術(shù)診斷分為優(yōu)、發(fā)揮正常和態(tài)差三種競(jìng)技狀態(tài)分別進(jìn)行�；谌斯ぶ悄芊椒ǖ钠古仪虮荣惣紤�(zhàn)術(shù)評(píng)估及預(yù)測(cè)研究。在技戰(zhàn)術(shù)診斷的基礎(chǔ)上,嘗試對(duì)乒乓球比賽進(jìn)行評(píng)估研究。討論了乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)評(píng)估的意義、方法、原則和操作流程,將評(píng)估過(guò)程分為不同選手間的評(píng)估和某選手自身的評(píng)估兩種方式來(lái)進(jìn)行。結(jié)果表明：基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的技戰(zhàn)術(shù)評(píng)估方法可操作性強(qiáng),評(píng)估的結(jié)果體現(xiàn)了公平性,可以合理區(qū)分某場(chǎng)比賽雙方的技戰(zhàn)術(shù)實(shí)力水平。在技戰(zhàn)術(shù)評(píng)估的基礎(chǔ)上,對(duì)乒乓球比賽進(jìn)行初步的預(yù)測(cè)研究。對(duì)預(yù)測(cè)含義、分類(lèi)和流程進(jìn)行了討論,研究了基于決策樹(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組合預(yù)測(cè)方法,并將其用于優(yōu)秀乒乓球運(yùn)動(dòng)員的技戰(zhàn)術(shù)狀態(tài)預(yù)測(cè),分別從訓(xùn)練時(shí)間、預(yù)測(cè)精度對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)和組合預(yù)測(cè)兩種方法進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)32場(chǎng)比賽進(jìn)行預(yù)測(cè)結(jié)果顯示,組合預(yù)測(cè)的精度為0.9285,與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)接近,但時(shí)間為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的18.61%。運(yùn)用改進(jìn)的基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的技戰(zhàn)術(shù)診斷方法對(duì)優(yōu)秀乒乓球運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)診斷結(jié)果如下：正手弧圈是所有優(yōu)秀男、女乒乓球運(yùn)動(dòng)員最主要的得分手段,發(fā)球技術(shù)也較為重要,且發(fā)半出臺(tái)球?qū)Ρ荣惈@勝的影響較大。中外男子乒乓球運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)特征較為相似,但在正手弧圈的落點(diǎn)上有所區(qū)別,外國(guó)男子運(yùn)動(dòng)員正手弧圈得分率重要性次序?yàn)榉词?mdash;中路—正手,中國(guó)男子為反手—正手—中路。中國(guó)女子運(yùn)動(dòng)員的正手弧圈技術(shù)和反于弧圈技術(shù)仍是最重要的兩項(xiàng)技術(shù),且以打?qū)Ψ椒词趾驼謨纱舐潼c(diǎn)為主要的得分手段,而外國(guó)女子的落點(diǎn)為反手和中路。對(duì)優(yōu)秀乒乓球運(yùn)動(dòng)員的戰(zhàn)術(shù)診斷結(jié)果表明：男子乒乓球運(yùn)動(dòng)員最重要的戰(zhàn)術(shù)行為是第三拍搶攻和接發(fā)球控制。女子乒乓球運(yùn)動(dòng)員的使用最多的戰(zhàn)術(shù)行為是發(fā)球搶攻和接發(fā)球后形成均勢(shì),最重要的戰(zhàn)術(shù)為發(fā)搶和相持-均勢(shì)。與外國(guó)運(yùn)動(dòng)員相比,中國(guó)男子運(yùn)動(dòng)員的發(fā)球后控制和接發(fā)球后控制明顯較優(yōu),防守對(duì)外國(guó)運(yùn)動(dòng)員的比賽有重要影響；進(jìn)攻型戰(zhàn)術(shù)是中國(guó)優(yōu)秀女子乒乓球運(yùn)動(dòng)員主要采用的戰(zhàn)術(shù),接發(fā)球后形成相持的戰(zhàn)術(shù)對(duì)外國(guó)女子運(yùn)動(dòng)員的決定意義較大。首次將改進(jìn)的基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的技戰(zhàn)術(shù)診斷方法用于對(duì)中國(guó)國(guó)家乒乓球隊(duì)主要隊(duì)員：CHNMA、CHNMB、CHNMC、CHNMD、CHNME、CHNFA、CHNFB、CHNFC、CHNFD、CHNFE和第29屆奧運(yùn)會(huì)和50屆世乒賽的主要對(duì)手：FORMA(德國(guó))、FORMF(德國(guó))FORMB(白俄羅斯)、FORMC(韓國(guó))、FORMD(韓國(guó))、FORME(中國(guó)臺(tái)北)、FORFA(新加坡)、FORFB(新加坡)、FORFC(新加坡)、FORFF(新加坡)、FORFD(日本)、FORFE(韓國(guó))進(jìn)行技戰(zhàn)術(shù)診斷研究,并用于備戰(zhàn)訓(xùn)練和比賽決策支持,得到了教練員和運(yùn)動(dòng)員的肯定。 

1緒論

 

1.1論文研究的背景

乒乓球項(xiàng)目是我國(guó)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目，在剛剛結(jié)束的第29屆北京奧運(yùn)會(huì)上取得了全部單項(xiàng)和團(tuán)體比賽的金牌，在兩個(gè)單打項(xiàng)目上，更是實(shí)現(xiàn)了金銀銅牌的包攬。對(duì)乒乓球比賽進(jìn)行相關(guān)研究，總結(jié)訓(xùn)練和備戰(zhàn)的經(jīng)驗(yàn)，不僅對(duì)于項(xiàng)目本身，對(duì)于所有對(duì)抗性項(xiàng)目的發(fā)展均有非常重要的參考意義。由于乒乓球項(xiàng)目在我國(guó)堅(jiān)實(shí)的群眾基礎(chǔ)和在競(jìng)技體育領(lǐng)域的長(zhǎng)盛不衰，對(duì)其進(jìn)行研究還有良好的社會(huì)效益。乒乓球運(yùn)動(dòng)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(shù)和環(huán)境等等，然而，由于乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)體系的復(fù)雜性和戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用的靈活性，其發(fā)揮的優(yōu)劣決定著比賽的勝負(fù)，在“隔網(wǎng)對(duì)抗項(xiàng)目制勝因素的研究與實(shí)施”研究中，將其列為比賽獲勝的主要因素;在國(guó)家乒乓球隊(duì)的平時(shí)訓(xùn)練和歷次備戰(zhàn)時(shí)，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(yùn)用人工智能方法對(duì)乒乓球比賽進(jìn)行診斷與評(píng)估研究，對(duì)優(yōu)秀乒乓球運(yùn)動(dòng)員的技戰(zhàn)術(shù)水平進(jìn)行診斷，為教練員和運(yùn)動(dòng)員合理安排訓(xùn)練、有效調(diào)控比賽技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用提供科技支撐。
1.3論文的主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)1.3.1研究對(duì)象與研究方法
選取優(yōu)秀乒乓球選手近五年世界錦標(biāo)賽、世界杯和奧運(yùn)會(huì)等比賽368場(chǎng)次，運(yùn)用課題組開(kāi)發(fā)的“乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)采集系統(tǒng)”，采集每場(chǎng)比賽各項(xiàng)技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。
研究方法有文獻(xiàn)資料法、專(zhuān)家訪談法、錄像觀察法、數(shù)據(jù)采集法、軟件工程法、數(shù)學(xué)建模法等。文獻(xiàn)資料法主要用于了解國(guó)內(nèi)外關(guān)于球類(lèi)比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷、評(píng)估和預(yù)測(cè)的研究現(xiàn)狀，特別是關(guān)于乒乓球項(xiàng)目技戰(zhàn)術(shù)診斷和評(píng)估的相關(guān)研究。專(zhuān)家訪談法主要是咨詢目前采用的乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)體系的合理性和適用性，并對(duì)提出的技術(shù)與落點(diǎn)結(jié)合的技術(shù)體系和戰(zhàn)術(shù)與時(shí)序結(jié)合的指標(biāo)體系進(jìn)行專(zhuān)家訪談，根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn)進(jìn)行改進(jìn).

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2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述

 

2.1技戰(zhàn)術(shù)診斷與評(píng)估的研究

在乒乓球比賽中，只有客觀地分析和了解對(duì)手的技戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)，并有針對(duì)性地進(jìn)行訓(xùn)練和安排比賽戰(zhàn)術(shù)，才一能克敵制勝。乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷與評(píng)估意義在于通過(guò)分析雙方的競(jìng)技實(shí)力判斷訓(xùn)練效果為制定訓(xùn)練計(jì)劃設(shè)定起始點(diǎn)、為比賽排兵布陣提供參考、對(duì)選手的實(shí)力進(jìn)行排名等。乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷與評(píng)估大體上經(jīng)歷了由定性到定量再到定性與定量相結(jié)合，由指標(biāo)籠統(tǒng)到具體分析，由手工統(tǒng)計(jì)到計(jì)算機(jī)輔助分析再到人機(jī)交互，由簡(jiǎn)單數(shù)理統(tǒng)計(jì)到數(shù)據(jù)挖掘再到?jīng)Q策支持的過(guò)程(圖2一l)

簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)主要是教練員或運(yùn)動(dòng)員針對(duì)某項(xiàng)具體的技、戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)進(jìn)行的，稍復(fù)雜一些的有:吳煥群等(1990)的“分段評(píng)估法”，再較為復(fù)雜統(tǒng)計(jì)有李今亮等(1996)的“十項(xiàng)指標(biāo)評(píng)估法”等。虞麗娟、張輝、凌培亮、趙養(yǎng)清(2008)等則分別運(yùn)用關(guān)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(guān)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(yīng)該是今后發(fā)展的研究方向之一。

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2.2體育預(yù)測(cè)研究

22.1體育預(yù)測(cè)概述

體育預(yù)測(cè)是指體育決策者采用某種預(yù)測(cè)方法對(duì)體育發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行推測(cè)，以預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)輔助決策。體育預(yù)測(cè)越來(lái)越需要數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)學(xué)科的參與。[38]
2.2.2體育預(yù)測(cè)精度指標(biāo)
(l)預(yù)測(cè)誤差e1一般定義為以下形式:e1=yl一y1;
(2)預(yù)測(cè)精度的指標(biāo)是絕對(duì)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(shù)診斷評(píng)估指標(biāo)體系的研究...........................13
3.1指標(biāo)設(shè)計(jì)的總體思路.....................13
3.2技術(shù)體系的構(gòu)建................13
3.3戰(zhàn)術(shù)體系的構(gòu)建..................14
3.4乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)分析軟件的開(kāi)發(fā)..........................6
4基于人工智能的乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷方法的比較研究...................17
4.1人工智能方法的特點(diǎn)分析.....................17
4.2基于人工智能的乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷方法.........................19

4.3診斷方法比較...................28

 

6應(yīng)用研究一人工智能乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷在大賽中的應(yīng)用

 

6.1診斷方法及其在大賽中的應(yīng)用

6.1.1人工智能乒乓球比賽診斷方法

在大賽備戰(zhàn)過(guò)程中，確定比賽的主要對(duì)手并對(duì)其進(jìn)行全面的技戰(zhàn)術(shù)診斷是中乒乓球隊(duì)歷次大賽前科研的重點(diǎn)研究項(xiàng)目。從第49屆世乒賽開(kāi)始，國(guó)乒隊(duì)教練組將比賽技戰(zhàn)術(shù)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(wèn)題，逐步引入人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等先進(jìn)技術(shù)手段促進(jìn)對(duì)技戰(zhàn)術(shù)特征的深刻認(rèn)識(shí)并將結(jié)論用于指導(dǎo)科學(xué)化訓(xùn)練和比賽。乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷的思路也隨著指導(dǎo)訓(xùn)練比賽的實(shí)踐逐步得到完善，其研究?jī)?nèi)容包括對(duì)運(yùn)動(dòng)員的整體技戰(zhàn)術(shù)把握和某項(xiàng)技戰(zhàn)術(shù)的詳細(xì)分析.

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7總結(jié)與展望

 

7.1主要結(jié)論:

本文在構(gòu)建乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷評(píng)估指標(biāo)的基礎(chǔ)上，對(duì)基于人工智能方法的乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷方法進(jìn)行了比較研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了初步的評(píng)估預(yù)測(cè)研究，對(duì)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的乒乓球比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷方法進(jìn)了改進(jìn)，診斷結(jié)果更為明晰、評(píng)估結(jié)果貼近比賽實(shí)際、預(yù)測(cè)結(jié)果更加科學(xué)，可以方便地用于比賽技戰(zhàn)術(shù)診斷和決策支持，本研究的技戰(zhàn)術(shù)診斷成果首次用于國(guó)家乒乓球隊(duì)第29屆奧運(yùn)會(huì)主力和對(duì)手技戰(zhàn)術(shù)診斷，并分別用于第50屆世界乒乓球錦標(biāo)賽和2010年男隊(duì)冬訓(xùn)對(duì)手技戰(zhàn)術(shù)分析，得到國(guó)家隊(duì)教練員和運(yùn)動(dòng)員的肯定，研究結(jié)論如下:

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