2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫——運(yùn)動(dòng)裝備智能化設(shè)計(jì)與研發(fā)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（本大題共5小題，每小題2分，共10分。下列每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是最符合題目要求的。）1.在設(shè)計(jì)用于高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（HIIT）的運(yùn)動(dòng)服時(shí)，以下哪項(xiàng)生理參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)于優(yōu)化訓(xùn)練效果和預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷最為關(guān)鍵？A.皮膚溫度B.肺部氣體交換率C.皮下脂肪厚度D.運(yùn)動(dòng)中核心肌群肌電活動(dòng)2.用于測(cè)量跑者步態(tài)數(shù)據(jù)的智能鞋墊，通常需要集成哪些類型的傳感器？請(qǐng)列舉至少兩種。A.加速度計(jì)和陀螺儀B.心率傳感器和氣壓傳感器C.溫度傳感器和濕度傳感器D.超聲波傳感器和地磁傳感器3.當(dāng)智能運(yùn)動(dòng)手環(huán)需要同時(shí)監(jiān)測(cè)心率、GPS定位和體溫時(shí)，為了延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間，應(yīng)優(yōu)先考慮采用以下哪種電源管理策略？A.提高所有傳感器的工作頻率B.采用獨(dú)立的、高能量密度的可充電電池C.優(yōu)化算法，使各模塊按需工作并采用低功耗模式D.減小設(shè)備整體尺寸以減輕重量4.在智能運(yùn)動(dòng)服裝中，柔性傳感器布料的導(dǎo)電通路設(shè)計(jì)，以下哪種方案最能保證良好的穿著舒適性和信號(hào)穩(wěn)定性？A.使用金屬網(wǎng)格，但密度較大導(dǎo)致布料僵硬B.采用導(dǎo)電纖維編織，但線路交叉點(diǎn)較多易產(chǎn)生干擾C.集成柔性薄膜晶體管，但成本較高且易損壞D.設(shè)計(jì)成分布式、冗余的導(dǎo)電通路，允許一定程度的彎曲和拉伸5.評(píng)估一款新型智能運(yùn)動(dòng)頭盔防護(hù)性能時(shí)，除了關(guān)注其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和吸能材料外，以下哪個(gè)方面對(duì)于提升用戶體驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值也至關(guān)重要？A.頭盔內(nèi)置通訊模塊的傳輸距離B.頭盔重量和佩戴的通風(fēng)散熱設(shè)計(jì)C.頭盔外觀的時(shí)尚程度D.頭盔內(nèi)置攝像頭分辨率二、填空題（本大題共5空，每空2分，共10分。）6.智能運(yùn)動(dòng)裝備的數(shù)據(jù)采集通常涉及傳感器、信號(hào)處理單元和_________四個(gè)主要環(huán)節(jié)。7.為了確保運(yùn)動(dòng)裝備智能化設(shè)計(jì)的有效性，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行原型驗(yàn)證時(shí)，除了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，還應(yīng)進(jìn)行_________測(cè)試，以模擬真實(shí)運(yùn)動(dòng)環(huán)境。8.在選擇用于制造智能運(yùn)動(dòng)裝備的可穿戴傳感器材料時(shí)，除了導(dǎo)電性、柔性外，_________和生物相容性是必須考慮的關(guān)鍵因素。9.當(dāng)智能運(yùn)動(dòng)服裝需要無線傳輸大量生理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，常用的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)（LPWAN）如_________，相比藍(lán)牙或Wi-Fi，具有更遠(yuǎn)的傳輸距離和更低的功耗。10.運(yùn)動(dòng)員使用智能運(yùn)動(dòng)裝備進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過_________算法進(jìn)行處理和分析，才能轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的反饋信息，用于指導(dǎo)訓(xùn)練和調(diào)整策略。三、簡(jiǎn)答題（本大題共4小題，每小題5分，共20分。）11.簡(jiǎn)述在智能運(yùn)動(dòng)跑鞋設(shè)計(jì)中，如何利用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)跑姿數(shù)據(jù)的采集、處理與初步分析？12.針對(duì)長(zhǎng)時(shí)間戶外騎行運(yùn)動(dòng)，智能運(yùn)動(dòng)背包除了基本的背負(fù)舒適性和防水性外，還應(yīng)集成哪些智能化功能？并說明其目的。13.解釋“人機(jī)工效學(xué)”在智能運(yùn)動(dòng)裝備設(shè)計(jì)中的重要性，并舉例說明如何將人機(jī)工效學(xué)原理應(yīng)用于智能運(yùn)動(dòng)自行車車把的設(shè)計(jì)。14.比較一下用于監(jiān)測(cè)游泳運(yùn)動(dòng)員表現(xiàn)的智能腕帶和智能泳鏡，各自可能采用的核心技術(shù)有何不同？這些技術(shù)選擇對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的類型和精度有何影響？四、論述題（本大題共1小題，共10分。）15.結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，論述在智能運(yùn)動(dòng)服裝的研發(fā)中，人工智能（AI）技術(shù)可以如何賦能裝備的功能提升和用戶體驗(yàn)優(yōu)化。請(qǐng)至少列舉三個(gè)具體的應(yīng)用場(chǎng)景并簡(jiǎn)述其工作原理或價(jià)值。五、設(shè)計(jì)題（本大題共1小題，共20分。）16.假設(shè)你需要設(shè)計(jì)一款面向?qū)I(yè)籃球運(yùn)動(dòng)員的智能運(yùn)動(dòng)護(hù)膝，請(qǐng)闡述其核心功能需求、關(guān)鍵技術(shù)選型（至少包括兩種傳感器類型）、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路（需說明傳感器布局、固定方式等）以及人機(jī)交互方式（如何向運(yùn)動(dòng)員反饋數(shù)據(jù)或提供指令）。要求邏輯清晰，論述合理，重點(diǎn)突出智能化設(shè)計(jì)特點(diǎn)。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.D5.B二、填空題6.數(shù)據(jù)傳輸7.實(shí)際運(yùn)動(dòng)/田野8.隔離性/耐用性9.LoRa/NB-IoT（任選其一即可）10.機(jī)器學(xué)習(xí)/數(shù)據(jù)挖掘（任選其一即可）三、簡(jiǎn)答題11.解析思路：首先說明需要集成哪些傳感器（如加速度計(jì)、陀螺儀、壓力傳感器等）來采集跑姿數(shù)據(jù)（如步頻、步幅、沖擊力、姿態(tài)角度等）。然后說明數(shù)據(jù)采集方式（通常是嵌入鞋底或鞋墊）。接著說明信號(hào)處理過程（濾波、降噪、特征提?。?。最后說明如何利用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行初步分析（如實(shí)時(shí)計(jì)算步態(tài)參數(shù)、與標(biāo)準(zhǔn)步態(tài)對(duì)比、檢測(cè)異常沖擊等），并可能通過LED、振動(dòng)或APP反饋給運(yùn)動(dòng)員。12.解析思路：首先說明基本功能要求。然后提出智能化功能，如：GPS定位與軌跡記錄、運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)/距離/速度/卡路里統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)心率監(jiān)測(cè)、賽程提醒/音樂播放控制、緊急SOS求救功能、環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)（如溫度、濕度、氣壓）等。最后為每個(gè)功能簡(jiǎn)述其目的（如提供運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、提升安全性、增加趣味性等）。13.解析思路：首先闡述人機(jī)工效學(xué)的重要性（如提高舒適度、減少疲勞、提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)、預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷）。然后結(jié)合自行車車把設(shè)計(jì)舉例說明，如：通過人體測(cè)量學(xué)數(shù)據(jù)確定車把尺寸和形狀，確保抓握舒適；采用符合手部生理曲線的形狀減少手部壓力；集成符合人體工程學(xué)的握把材料（如軟膠、防滑紋理）增加抓握力且舒適；考慮車把角度對(duì)肩部和上肢姿態(tài)的影響，設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)功能等。14.解析思路：首先比較核心技術(shù)。智能腕帶可能主要使用加速度計(jì)、陀螺儀（監(jiān)測(cè)姿態(tài)、步頻、步幅）、心率傳感器（光電或PPG），依賴GPS（若帶GPS模塊）或通過手機(jī)藍(lán)牙傳輸數(shù)據(jù)。智能泳鏡可能集成攝像頭（用于動(dòng)作捕捉分析）、慣性測(cè)量單元（IMU，監(jiān)測(cè)頭部和身體姿態(tài)）、心率傳感器（可能通過淚液或接觸式電極）、水中GPS/聲學(xué)定位技術(shù)（用于游泳軌跡和速度）。然后分析技術(shù)選擇對(duì)數(shù)據(jù)的影響：腕帶數(shù)據(jù)側(cè)重于步態(tài)、姿態(tài)和心率，精度受佩戴位置和運(yùn)動(dòng)干擾影響；泳鏡數(shù)據(jù)可提供更直接的動(dòng)作視覺分析，IMU和水下定位技術(shù)能提供獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，但傳感器在水中工作可能面臨精度和耐用性挑戰(zhàn)。四、論述題15.解析思路：首先點(diǎn)明AI在智能運(yùn)動(dòng)服裝中的核心作用是數(shù)據(jù)智能分析和預(yù)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化指導(dǎo)和功能增強(qiáng)。然后列舉應(yīng)用場(chǎng)景：*場(chǎng)景一：智能能量代謝分析與指導(dǎo)。工作原理：通過傳感器（如可穿戴IMU、代謝傳感器）持續(xù)采集運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過程中的生理和生物力學(xué)數(shù)據(jù)，AI算法實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)，計(jì)算能量消耗、無氧閾、乳酸閾等關(guān)鍵指標(biāo)，并結(jié)合訓(xùn)練負(fù)荷，動(dòng)態(tài)評(píng)估運(yùn)動(dòng)員疲勞狀態(tài)，通過服裝內(nèi)置反饋（如不同強(qiáng)度振動(dòng)）或APP提供實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度調(diào)整建議，優(yōu)化訓(xùn)練效果。*場(chǎng)景二：運(yùn)動(dòng)損傷風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與預(yù)防。工作原理：AI模型基于長(zhǎng)期采集的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)（步態(tài)、關(guān)節(jié)角度、沖擊力等）和生物力學(xué)模型，學(xué)習(xí)正常與異常運(yùn)動(dòng)模式的特征，識(shí)別可能導(dǎo)致?lián)p傷的高風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)作模式或累積負(fù)荷，提前發(fā)出預(yù)警，并建議調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃或使用特定康復(fù)功能（如熱敷、EMS肌肉刺激）。*場(chǎng)景三：個(gè)性化呼吸與心率控制訓(xùn)練。工作原理：AI分析運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)中的呼吸頻率、心率變異性（HRV）等數(shù)據(jù)，結(jié)合其個(gè)體生理特點(diǎn)，自動(dòng)生成或推薦個(gè)性化的呼吸訓(xùn)練方案和心率區(qū)間訓(xùn)練計(jì)劃，通過服裝內(nèi)置的提示（如呼吸節(jié)奏導(dǎo)引聲或振動(dòng)）幫助運(yùn)動(dòng)員更好地控制生理狀態(tài)，提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和恢復(fù)效率。*（可補(bǔ)充其他場(chǎng)景，如環(huán)境適應(yīng)、技能自動(dòng)化輔助等，只要邏輯合理即可）最后總結(jié)AI賦能的價(jià)值，在于使運(yùn)動(dòng)裝備從被動(dòng)記錄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)提供智能分析、預(yù)測(cè)和個(gè)性化交互，極大提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和安全性。五、設(shè)計(jì)題16.解析思路：該題要求闡述設(shè)計(jì)思路，而非提供完整圖紙或詳細(xì)規(guī)格書，重點(diǎn)在于邏輯性和關(guān)鍵點(diǎn)的覆蓋。*核心功能需求：保護(hù)膝蓋關(guān)節(jié)免受沖擊和摩擦損傷；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵生理和運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)數(shù)據(jù)（如關(guān)節(jié)角度、沖擊力、運(yùn)動(dòng)頻率、肌肉活動(dòng)）；提供數(shù)據(jù)反饋和可能的輔助防護(hù)指令。*關(guān)鍵技術(shù)選型：*傳感器：1.加速度計(jì)和陀螺儀（IMU）：用于高精度測(cè)量膝關(guān)節(jié)的三維運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、角速度，計(jì)算屈伸角度、步頻等。2.壓力傳感器：集成在接觸面或內(nèi)部，用于測(cè)量膝關(guān)節(jié)著陸瞬間的沖擊力大小和分布。3.（可選）肌電傳感器（EMG）：監(jiān)測(cè)大腿或小腿肌肉活動(dòng)，評(píng)估發(fā)力模式或肌肉疲勞。*結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路：*材料選擇：采用高彈性、高緩沖、耐磨的智能材料（如含氣凝膠或特殊發(fā)泡材料的復(fù)合材料），兼顧防護(hù)性和輕便性。*傳感器布局：將IMU和壓力傳感器巧妙地嵌入護(hù)膝結(jié)構(gòu)中，例如IMU可置于髕骨上方或脛骨后方，壓力傳感器可分布在內(nèi)外側(cè)撞擊區(qū)域下方。確保傳感器在運(yùn)動(dòng)中穩(wěn)定工作且不影響關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍。*固定方式：采用柔性綁帶或粘性材料，確保護(hù)膝緊密貼合膝關(guān)節(jié)輪廓，傳感器穩(wěn)固不移位，同時(shí)保證透氣性和舒適度。*人機(jī)交互方式：*數(shù)據(jù)反饋：通過綁帶上的小型LED燈陣列，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的沖擊力或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，顯示不同顏色或閃爍模式（如紅色表示