2025年大學(xué)《智能體育工程》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——智能體育裝備設(shè)計(jì)與創(chuàng)新考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪一項(xiàng)不屬于智能體育裝備設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)？A.提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)與安全性B.增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)者的沉浸感和娛樂(lè)性C.完全替代專(zhuān)業(yè)教練的指導(dǎo)功能D.實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與分析2.在智能運(yùn)動(dòng)手環(huán)/手表中，用于測(cè)量心率變異性（HRV）的主要生理信號(hào)是？A.體溫B.皮膚電活動(dòng)C.心電圖（ECG）信號(hào)D.腦電圖（EEG）信號(hào)3.設(shè)計(jì)用于高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（HIIT）的智能運(yùn)動(dòng)服時(shí)，對(duì)其材料的主要要求不包括？A.高速透氣性B.強(qiáng)大的肌肉電刺激（EMS）能力C.良好的彈性和柔韌性D.抗水洗和快速干燥4.以下哪種技術(shù)不適合用于精確測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)中的沖擊力？A.加速度傳感器B.陀螺儀C.壓力傳感器陣列D.GPS定位5.智能體育裝備中，用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩叹嚯x通信技術(shù)，最常用的是？A.5GB.藍(lán)牙（Bluetooth）C.Wi-FiD.NB-IoT6.在設(shè)計(jì)需要長(zhǎng)時(shí)間佩戴的植入式或近植入式智能傳感器時(shí)，首要考慮的挑戰(zhàn)是？A.傳感器的精度B.供電與能量收集C.傳感器的尺寸D.數(shù)據(jù)傳輸速率7.以下哪項(xiàng)不是影響智能運(yùn)動(dòng)鞋足底壓力分布測(cè)量準(zhǔn)確性的因素？A.傳感器的布局密度B.傳感器的材質(zhì)特性C.運(yùn)動(dòng)鞋的緩沖層厚度D.佩戴者的體重8.為智能自行車(chē)裝備設(shè)計(jì)能量管理策略時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮？A.提升數(shù)據(jù)傳輸帶寬B.延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間C.增加傳感器的采樣頻率D.降低裝備的功耗9.基于可穿戴設(shè)備的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)識(shí)別系統(tǒng)，其主要的數(shù)據(jù)輸出形式通常是？A.音頻指令B.視覺(jué)反饋C.關(guān)鍵姿態(tài)參數(shù)（角度、速度等）D.預(yù)設(shè)動(dòng)作套路10.在智能體育裝備設(shè)計(jì)中，需要特別關(guān)注并符合的法規(guī)要求通常不包括？A.電磁兼容性（EMC）標(biāo)準(zhǔn)B.消費(fèi)者產(chǎn)品安全認(rèn)證C.運(yùn)動(dòng)員反興奮劑規(guī)定D.數(shù)據(jù)隱私與安全保護(hù)法規(guī)二、填空題1.智能體育裝備的人機(jī)交互設(shè)計(jì)應(yīng)遵循______、______和______的基本原則。2.利用可穿戴設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，其核心在于采集、傳輸和______運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。3.設(shè)計(jì)用于游泳的智能裝備時(shí)，必須優(yōu)先考慮解決______和______兩大技術(shù)難題。4.傳感器融合技術(shù)通過(guò)整合來(lái)自多個(gè)傳感器的信息，目的是為了______和提高系統(tǒng)______。5.智能體育裝備的能源供應(yīng)方案需要根據(jù)裝備的______、______以及預(yù)期的______來(lái)綜合選擇。三、名詞解釋1.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析2.無(wú)線能量傳輸（WPT）3.自適應(yīng)反饋控制4.可穿戴計(jì)算四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述智能體育裝備設(shè)計(jì)流程中，用戶需求分析階段的主要工作內(nèi)容。2.列舉至少三種不同類(lèi)型的用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的傳感器，并簡(jiǎn)述其基本原理。3.闡述在設(shè)計(jì)智能體育裝備時(shí)，進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)考量的重要性。4.分析智能運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)方面的主要作用。5.智能體育裝備設(shè)計(jì)面臨的主要挑戰(zhàn)有哪些？五、綜合應(yīng)用/設(shè)計(jì)題假設(shè)你需要設(shè)計(jì)一款用于改善跑姿的智能運(yùn)動(dòng)鞋墊。請(qǐng)簡(jiǎn)述該鞋墊需要集成的關(guān)鍵技術(shù)和功能模塊，并說(shuō)明如何通過(guò)這些技術(shù)和功能模塊來(lái)輔助跑者優(yōu)化跑姿，減少運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)。試卷答案一、選擇題1.C*解析：智能體育裝備設(shè)計(jì)的目標(biāo)是輔助提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)、安全，增強(qiáng)體驗(yàn)和娛樂(lè)性，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析，但通常不能完全替代專(zhuān)業(yè)教練的指導(dǎo)。2.B*解析：心率變異性（HRV）主要反映自主神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)狀態(tài)，其測(cè)量通?；谄つw電活動(dòng)信號(hào)，該信號(hào)對(duì)壓力、情緒和心率變化敏感。3.B*解析：高速透氣性、彈性和柔韌性、抗水洗快速干燥都是高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)服裝的基本要求，而強(qiáng)大的肌肉電刺激（EMS）能力并非必需。4.D*解析：GPS主要用于定位和速度測(cè)量，在靜止或緩慢移動(dòng)時(shí)精度差，且不直接測(cè)量沖擊力。加速度傳感器和陀螺儀可測(cè)量沖擊和姿態(tài)變化，壓力傳感器陣列可測(cè)量接觸面壓力。5.B*解析：藍(lán)牙（Bluetooth）因其低功耗、成本較低、易于集成，是智能可穿戴設(shè)備間短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸最常用的技術(shù)之一。5G、Wi-Fi傳輸距離長(zhǎng)，功耗高；NB-IoT主要面向低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)。6.B*解析：植入式或近植入式設(shè)備面臨的最大挑戰(zhàn)是長(zhǎng)期穩(wěn)定供電和能量收集，以確保設(shè)備持續(xù)工作。7.D*解析：傳感器的布局密度、材質(zhì)特性、運(yùn)動(dòng)鞋的緩沖層都會(huì)影響壓力測(cè)量的準(zhǔn)確性，而佩戴者的體重是施加壓力的大小，對(duì)傳感器本身測(cè)量的準(zhǔn)確性影響相對(duì)間接。8.B*解析：對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間佩戴的智能裝備，如運(yùn)動(dòng)手表、鞋墊等，電池續(xù)航時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵的限制因素，因此延長(zhǎng)續(xù)航是能量管理策略的首要目標(biāo)。9.C*解析：運(yùn)動(dòng)姿態(tài)識(shí)別系統(tǒng)的核心輸出是描述運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的量化參數(shù)，如關(guān)節(jié)角度、運(yùn)動(dòng)速度、加速度等，用于分析或反饋。10.C*解析：電磁兼容性、產(chǎn)品安全認(rèn)證、數(shù)據(jù)隱私安全是所有電子產(chǎn)品的通用法規(guī)要求。運(yùn)動(dòng)員反興奮劑規(guī)定是體育賽事的規(guī)則，而非針對(duì)裝備設(shè)計(jì)的通用法規(guī)。二、填空題1.易用性，高效性，舒適性*解析：人機(jī)交互設(shè)計(jì)的基本原則是確保用戶能夠輕松、快速、舒適地與裝備進(jìn)行交互。2.處理*解析：運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集和傳輸之后，必須進(jìn)行處理（如分析、解算、特征提取）才能產(chǎn)生有意義的運(yùn)動(dòng)信息。3.水下信號(hào)傳輸，防水防潮*解析：游泳環(huán)境是水下，這對(duì)信號(hào)傳輸距離和穩(wěn)定性以及設(shè)備本身的密封性提出了極高要求。4.信息冗余，魯棒性/可靠性*解析：融合多個(gè)傳感器的信息可以提供更全面的數(shù)據(jù)，減少單一傳感器失效或誤差帶來(lái)的影響，從而提高系統(tǒng)的整體可靠性和對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)性。5.功能需求，功耗特性，使用場(chǎng)景/時(shí)間*解析：選擇能源方案必須綜合考慮設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)的功能（決定功耗）、預(yù)期的使用時(shí)間（決定容量）以及具體的使用環(huán)境（影響能量收集方式的可能性）。三、名詞解釋1.運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)分析：運(yùn)用生物力學(xué)原理和方法，對(duì)人體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量分析和研究，以了解運(yùn)動(dòng)過(guò)程中骨骼、肌肉、關(guān)節(jié)等的受力情況、運(yùn)動(dòng)模式及其效率，常用于評(píng)估和改進(jìn)運(yùn)動(dòng)技術(shù)、預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷。2.無(wú)線能量傳輸（WPT）：指在不使用物理電線連接的情況下，通過(guò)電磁場(chǎng)或其他方式將能量從發(fā)射端傳輸?shù)浇邮斩说募夹g(shù)，可用于為便攜式或植入式智能設(shè)備無(wú)線供電或供能。3.自適應(yīng)反饋控制：控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的輸出狀態(tài)或環(huán)境變化，自動(dòng)調(diào)整其控制參數(shù)或策略，以維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行或達(dá)到最優(yōu)性能的一種控制方式，可在智能裝備中用于實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出（如EMS強(qiáng)度）或提供即時(shí)姿態(tài)反饋。4.可穿戴計(jì)算：指將計(jì)算能力（硬件和軟件）集成到可穿戴設(shè)備中，使其能夠被用戶穿戴在身上或集成到衣物上，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、便攜的計(jì)算、傳感、交互和連接，為用戶提供無(wú)處不在的計(jì)算服務(wù)。四、簡(jiǎn)答題1.用戶需求分析階段的主要工作內(nèi)容包括：通過(guò)訪談、問(wèn)卷調(diào)查、用戶觀察、市場(chǎng)調(diào)研等方式，收集潛在用戶（運(yùn)動(dòng)員、教練、普通健身者等）的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、使用場(chǎng)景、痛點(diǎn)問(wèn)題、期望功能、審美偏好等；分析用戶的行為習(xí)慣和生理心理特點(diǎn)；將收集到的定性定量信息進(jìn)行整理、歸納和優(yōu)先級(jí)排序，明確裝備應(yīng)滿足的核心需求和期望特性，為后續(xù)的設(shè)計(jì)提供方向和依據(jù)。2.用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的傳感器及其原理：*加速度傳感器：通過(guò)測(cè)量沿三個(gè)軸的線性加速度變化，推算出運(yùn)動(dòng)速度、位移、沖擊力以及姿態(tài)變化等信息。*陀螺儀：通過(guò)測(cè)量圍繞三個(gè)軸的角速度變化，用于檢測(cè)和跟蹤設(shè)備的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)和角速度。*心率傳感器：常見(jiàn)有光電式（PPG，通過(guò)檢測(cè)血容量變化）和阻抗式（ECG，通過(guò)檢測(cè)心臟電活動(dòng)），用于測(cè)量心率及其變異性。*力/壓力傳感器：用于測(cè)量地面反作用力、關(guān)節(jié)間相互作用力或接觸面壓力分布。*位移/距離傳感器：如超聲波、激光或慣性測(cè)量單元（IMU）組合，用于測(cè)量身體部位間的相對(duì)距離或運(yùn)動(dòng)軌跡。*溫度傳感器：監(jiān)測(cè)皮膚溫度或環(huán)境溫度，可用于評(píng)估生理狀態(tài)或環(huán)境適應(yīng)性。3.設(shè)計(jì)智能體育裝備時(shí)進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)考量的重要性在于：*提升用戶體驗(yàn)和舒適度：確保裝備的尺寸、形狀、重量、材質(zhì)等符合人體生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，減少長(zhǎng)時(shí)間使用的疲勞感和不適，提高用戶接受度和使用意愿。*保障使用安全：合理的操作界面、清晰的反饋機(jī)制、可靠的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以減少誤操作風(fēng)險(xiǎn)和意外傷害。*提高工作效率和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)：符合人體自然運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的裝備設(shè)計(jì)可以減輕負(fù)擔(dān)、輔助動(dòng)作、提供有效反饋，從而幫助用戶更好地完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)，提升表現(xiàn)。*增強(qiáng)易用性和可學(xué)習(xí)性：直觀的交互方式、符合直覺(jué)的功能布局，使得用戶能夠快速上手并熟練使用裝備。*滿足不同用戶群體的需求：考慮到不同年齡、性別、體型、運(yùn)動(dòng)水平的用戶差異，進(jìn)行差異化的設(shè)計(jì)，使裝備更具普適性或針對(duì)性。4.智能運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)方面的主要作用：*客觀量化運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)：提供精確的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)（如距離、速度、時(shí)長(zhǎng)、心率區(qū)間、卡路里消耗、力量輸出等），讓用戶和教練清晰了解訓(xùn)練水平和進(jìn)展。*個(gè)性化訓(xùn)練計(jì)劃：基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為用戶定制更具針對(duì)性和效率的訓(xùn)練計(jì)劃，避免盲目訓(xùn)練。*實(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋：在運(yùn)動(dòng)中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵指標(biāo)，及時(shí)提供反饋或警示（如心率過(guò)高、動(dòng)作模式錯(cuò)誤），幫助用戶調(diào)整狀態(tài)或技術(shù)。*運(yùn)動(dòng)損傷預(yù)防：通過(guò)分析運(yùn)動(dòng)負(fù)荷、生物力學(xué)參數(shù)等，識(shí)別潛在的運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，提前預(yù)警，指導(dǎo)用戶進(jìn)行恢復(fù)和交叉訓(xùn)練。*技術(shù)動(dòng)作分析與改進(jìn)：通過(guò)分析動(dòng)作數(shù)據(jù)（如角度、速度曲線），幫助用戶和教練識(shí)別技術(shù)動(dòng)作的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)。*賽事策略制定（針對(duì)競(jìng)技體育）：基于對(duì)手和自身的數(shù)據(jù)分析，制定更有效的比賽策略。5.智能體育裝備設(shè)計(jì)面臨的主要挑戰(zhàn)：*技術(shù)集成復(fù)雜性：需要整合傳感器、處理器、通信模塊、電源管理、人機(jī)交互等多種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各部分的高效協(xié)同。*能源限制：如何在有限的體積和重量?jī)?nèi)提供足夠的續(xù)航時(shí)間，是可穿戴設(shè)備設(shè)計(jì)的核心難題。*傳感器精度與小型化/薄型化平衡：在小型化、輕量化、薄型化的同時(shí)，保持甚至提高傳感器的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。*數(shù)據(jù)處理與傳輸：如何高效處理海量運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)低延遲、可靠的無(wú)線傳輸。*人機(jī)交互與用戶體驗(yàn)：設(shè)計(jì)直觀易用、舒適自然的交互方式，滿足用戶多樣化的需求。*成本控制：在保證性能和功能的前提下，控制制造成本，使其具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。*防護(hù)性與耐用性：裝備需能適應(yīng)各種運(yùn)動(dòng)環(huán)境和條件，具備良好的防水、防震、耐磨等特性。*數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)：用戶運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)敏感性強(qiáng)，如何確保數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)和使用的安全與合規(guī)。*標(biāo)準(zhǔn)化與互操作性：不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)格式和通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，影響數(shù)據(jù)整合和分享。五、綜合應(yīng)用/設(shè)計(jì)題設(shè)計(jì)用于改善跑姿的智能運(yùn)動(dòng)鞋墊，需集成以下關(guān)鍵技術(shù)和功能模塊：1.壓力分布傳感器陣列：集成在鞋墊底部，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)跑者足底各區(qū)域的壓力分布、峰值和持續(xù)時(shí)間。通過(guò)分析數(shù)據(jù)，可以識(shí)別出如過(guò)度內(nèi)旋/外旋、足跟或前掌著地不當(dāng)?shù)扰茏藛?wèn)題。2.姿態(tài)與步態(tài)傳感器：集成加速度傳感器和陀螺儀（可能嵌入鞋墊或作為獨(dú)立附件），安裝在鞋墊內(nèi)部或鞋身，用于捕捉跑者跑步時(shí)的地面反作用力、重心軌跡、關(guān)節(jié)角度變化（如膝、踝、髖角）以及步頻、步幅等參數(shù)。3.生物力學(xué)算法與數(shù)據(jù)分析模塊：對(duì)采集到的壓力和姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，運(yùn)行預(yù)設(shè)的生物力學(xué)模型，將跑姿數(shù)據(jù)與優(yōu)化的跑姿標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，量化跑姿的偏差