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网球运动引入Catapult可穿戴设备,通过位置和惯性数据理解球员移动

阅读量：3716689 2019-10-23

网球运动终于不局限于鹰眼设备采集到的信息，尝试引入Kinexon与Catapult这样的可穿戴设备来采集位置和惯性数据。通过理解分析跑动距离、加速度、弹跳次数等球员移动数据，教练和训练师能够监测球员执行各项技术动作时的消耗，从而控制球员的运动负荷，帮助他们调整训练项目和复健过程，并为他们的战术选择提供建议。

▲安迪-穆雷在六月的一次训练中穿着Catapult的运动背心。(Alex Morton/Getty Images)
布伦特-萨拉扎之前是NFL的力量与体能教练，他手下的球员都要在迷你训练营、训练营和周中训练里佩戴GPS设备，以便球队监测他们的训练量。在比赛日，这些球员的肩垫里会插入斑马科技（Zebra）的射频识别（RFID）电子标签。每名球员跑了多少英里，跑得有多快，一看便知。
萨拉扎随后成为了美国网球协会的竞技总监（这个岗位在两年前才刚刚设立），他惊讶地发现，网球运动对于科技的使用还停留在“婴儿阶段”。萨拉扎说，这项运动才刚刚开始采用那套极其复杂的欧洲运动科学的思路，那就是找到“赢下一场比赛的真正要求是什么”，然后根据这些要求进行训练。
去年，美国网球协会在他们奥兰多的球员发展中心应用了Kinexon的超宽带技术。这套在NBA中广泛使用的数据追踪系统现在来到了网球界。今年夏天，国际网协批准Catapult Sport的OptimEye S5设备成为运动员能在比赛中佩戴的首款可穿戴设备。然而，ATP和WTA巡回赛仍未批准此次决议，所以你只能在大满贯、戴维斯杯和联合会杯的赛场上看到这些可穿戴设备。鹰眼的光学追踪相机能够在大部分赛事中记录下球员的运动信息，但这些原始数据并不对球员们开放。
“网球后知后觉，大概是世界上最后几个用科技来监测球员的运动了,”澳大利亚网球协会竞技分析经理达伦-麦克默特里这样说。他在训练中则习惯结合Catapult设备和鹰眼技术来监测球员。“这是这项运动的特点，运动员们相对独立。”
即便有国家网球协会的支持，网球球员们也通常选择自己前往世界各地的锦标赛。举例来说，很多美国的顶级球员是不会选择在奥兰多诺娜湖畔的美国网协训练基地里进行训练的。而那些把这里当作主要训练场所的球员，大多一年出现在这里的时间不过15周。
但美国网协正在尽力了解球员们在身体负荷方面的需求。两个月前，IBM上线了名为“训练顾问”（Coach Adviser）的软件产品。通过对拥有鹰眼数据的比赛进行分析，它能帮助美国教练和球员们量化比赛中的体能消耗，从而协助他们更好地安排训练、设定训练目标。
“如果你在用正确的方式打球，风格也是你熟悉的风格，你的体能消耗就是一个固定的值，”美国网协球员发展部总经理马丁-布莱克曼说，“所以我们的体能训练也要达到同样的标准，这样一来，通过同等消耗的训练，你就能逐渐为真正的比赛做好准备。”

▲阿瑟阿什球场 (Julian Finney/Getty Images)
网球运动员在比赛中要守住自己39英尺长、27英尺宽的半场。这片地方看起来不大，但如果你像诺瓦克·德约科维奇和罗杰·费德勒在7月的温网决赛那样鏖战5盘，合计拿下422分，你就会知道，这半场的面积绝对不小。但关键是，球员的身体在比赛中究竟承受着多大的负担呢？
克雷格-奥山纳西是德约科维奇的分析师，也是Brain Game Tennis的老板。克雷格表示，根据他所接触到的数据，每有一分确定归属，球员们大约要移动8-12米。尽管没人做过如此细致的分析，但几位其他的分析师一致认为，职业球员每一分的移动距离应该在10米左右。
以这个数字为基准，德约科维奇和费德勒在那场比赛中各自奔跑了大约2.6英里的距离。但事情并非这样简单，因为你还要考虑他们在比赛中的加速、减速和变向所要消耗的体能。奥山纳西认为，球员的奔跑距离数据与其说“重要”，不如说“有趣”，因为“没有确切数据证明球员的奔跑距离与比赛的胜负有关”。
萨拉扎曾与Kinexon的体育竞技部副总裁保罗-罗宾斯合作，将可穿戴设备引入网球运动。举例来说，网球的“速度范围”（Speed Zones）就与篮球截然不同。因为网球球员可能在大部分时间里的移动速度都小于每小时3英里——步行速度——而且几乎不会超过每小时16英里。“然后我们会分析每盘比赛里的变向数据，”萨拉扎说。
平均每分，球员可能只会变向几次，而平均每场比赛，球员会变向一千多次。为了将球员们的变向给身体带来的负荷量化出来，IBM和美国网协合力推出了一个名为“Red Steps”（变向步伐）的数据。在最新版IBM Watson人工智能网球分析工具中，这一数据成为了IBM进阶版的球员负荷监测工具的基础。Coach Adviser会记录下球员的生理负荷和短期爆发的运动强度。它发现接发球的一方通常“会消耗更大，因为他们的跑动更多，对于对打回合的掌控相较更少，”IBM体育合作部项目总监伊丽莎白-奥布莱恩这样说。
变向的次数并不是唯一重要的数据。“虽然听上去很奇怪，但变向的方向也很重要，”马奎特大学体育竞技部副总监丹-坎特-豪尔这样说。豪尔曾经在NFL克利夫兰布朗队负责监管Catapult GPS设备的使用，在过去的三个赛季，他在马奎特大学的男子网球和女子网球队做着同样的事情。他认识到，右撇子球员会更倾向于从左向右移动，因为这能让他们更容易正手击球。这一信息能够帮助他们因人而异地安排训练。“我们很少有人注意到，弹跳也是网球运动中重要的一部分，”坎特-豪尔说。虽然这项运动大多以水平移动为主，但网球运动员在发球和正手击球时跳起的次数比你想象的要多得多。
Catapult的商务总监卡尔-霍根表示，他们公司的体育科学团队已经研发出了一款能够识别特定击球类型的算法。他认为网球中的GPS数据不如由加速度计、陀螺仪、磁力计所获得的惯性数据有用。因为球员们会在猛然的发力中消耗大量的体力。“他们是世界上最优秀的一群运动员，当你只是在电视上看比赛时，你很难理解一场比赛对身体的损耗有多大。”
体能消耗不只存在于比赛中。霍根告诉我们，曾经有一名球员意识到他在赛前准备的过程中浪费了很多不该浪费的体力。“他在热身环节的消耗都快赶上一盘比赛了。”

▲拉斐尔·纳达尔在法国公开赛的红土场地上侧滑步击球。(Clive Mason/Getty Images)
在一些体育运动中，球员们可能只需要在天然草皮和人造草皮之间来回适应。而网球的场地可以分为红土、草地和硬地三种，网球在每个类型的场地上的反弹情况都不相同，球员们的动作也是一样。霍根说，我们能够从Catapult的数据中看到球员们在不同场地上用力方式的差别。而且，在三五盘的比赛中，这些“微动作”也会累计起来，给球员造成影响。
萨拉扎表示，硬地球场的比赛意味着大量的快速变向，球员们需要做额外的热身练习，以确保关节与肌腱不会受到损害。而红土场地会给球员的腹股沟带来更大的压力，因为球员在红土场的站位靠后，移动范围广，滑步也会更为频繁。为了应对不同场地给球员身体带来的负面影响，美国网协想出了一些办法，其中之一就是具有多维度测力功能的Plantiga智能鞋垫。这款鞋垫能够成为测量运动员脚步发力情况的平台。“每次用它的时候我都很开心，”萨拉扎说，“这款产品能给我们带来巨大的价值。”以一名刚刚从伤病中恢复的球员为例，他之前的双脚发力有3%的失衡，而导致这一问题的罪魁祸首正是不对称的鞋跟。他的恢复进程还没有结束。
（延伸阅读：行走的测力板，Plantiga具有多维度测量功能的运动鞋垫）
可穿戴设备的价值在很大程度上体现在监测球员的复健过程上。《福布斯》曾刊登了一个有关安迪-穆雷与可穿戴设备的故事。在穆雷从今年1月的臀部手术中恢复的过程中，他的力量教练马特-利特尔指导他使用了Catapult的可穿戴设备。坎特-豪尔也曾建议一名从伤病中恢复的女网球员使用Catapult设备，她在去年在比赛中也穿着Catapult的背心出场——因为NCAA的球员并不受职业网球规定的约束。由于不同的训练意味着不同的身体消耗，坎特-豪尔会实时监测她的训练负荷，以确保她在复健过程中逐渐增加的训练量保持在一个合理的范围。
“除非是田径比赛，否则没人知道某个运动员跑了多远或者跳了几次，”他说，“现在，我们能清楚地了解到运动员每天都做了什么。有了这些数据，我们再也不用靠猜测来解决问题了。”
网球数据分析系列文章后记
虽然在数据采集与分析领域落后于其它运动，但网球从业者已经充分意识到了从海量数据中挖掘信息的重要性。利用原本用于辅助裁判的鹰眼系统捕捉到的数据，网球运动已经得出了很多挑战传统认知的结论，也有很多顶尖职业运动员通过实践这些结论取得了优异的成绩。然而，网球数据分析仍旧处于起步阶段，从数据采集手段和分析方法两方面还有很大的进化空间。融合Catapult这样的可穿戴设备可以通过GPS、陀螺仪和加速计采集到更丰富的球员移动数据；而打破传统以单次击球为单位的分析粒度，更多关注整个回合的演进与变化，会是改变分析方法的一大趋势。详情请见延伸阅读：
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