Dreidimensionale Körper- und Schwerpunktskinematik im alpinen Skirennsport unter Verwendung von Differential-GNSS und Inertialsensoren

Ein zentraler Punkt in der Analyse menschlicher Bewegungen ist die Messung der Trajektorie des Schwerpunkts (CoM) einer Person. Für Anwendungen im Freien können Differential Global Navigation Satellite Systems (GNSS) verwendet werden, um Personen zu verfolgen, da sie die Trajektorie und Geschwindigkeit der GNSS-Antenne mit Zentimetergenauigkeit messen können. Die Antenne kann jedoch nicht genau am CoM der Person platziert werden, sondern eher auf dem Kopf oder im oberen Rückenbereich. Daher ist ein Modell erforderlich, um die gemessene Antennentrajektorie mit der CoM-Trajektorie in Beziehung zu setzen. In diesem Papier schlagen wir vor, die Körperhaltung der Person basierend auf Messungen aus Inertialsensoren abzuschätzen. Aus dieser geschätzten Haltung wird der CoM in Bezug auf die Antennenposition berechnet und schließlich mit den GNSS-Trajektorieinformationen fusioniert, um die absolute CoM-Trajektorie zu erhalten. In einem biomechanischen Feldexperiment wurde die Methode im alpinen Skirennsport angewendet und gegen ein kamerabasiertes stereo-photogrammetrisches System validiert. Die Genauigkeit und Präzision der CoM-Position betrugen 0,08 m bzw. 0,04 m. Die Genauigkeit und Präzision der CoM-Geschwindigkeit betrugen 0,04 m/s bzw. 0,14 m/s. Die beobachtete Genauigkeit und Präzision könnten ausreichend sein, um leistungs- oder ausrüstungsbezogene Trajektoriendifferenzen im alpinen Skirennsport zu messen. Darüber hinaus basierte die CoM-Schätzung nicht auf einem bewegungsspezifischen Modell und könnte auch für andere Skidisziplinen oder Sportarten verwendet werden.