Kertas Putih: Vektor Validasi T7
Matthew C. Varley, Susanne Ellens, David Carey. Kelompok Penelitian Olahraga, Performa, dan Nutrisi, School of Allied Health, Human Services, & Sport, La Trobe University, Melbourne, VIC, Australia.
1. PENDAHULUAN
Sistem pelacakan atlet telah menjadi alat yang penting dalam olahraga. Sistem ini memungkinkan para praktisi untuk mengukur dan menganalisis gerakan atlet untuk lebih memahami beban latihan, performa fisik, perilaku taktis, dan risiko cedera.1
Meskipun banyak sistem pelacakan yang tersedia, sebagian besar memiliki keterbatasan ketika digunakan di dalam ruangan. Sistem pemosisian lokal(LPS) ClearSky adalah teknologi yang menyediakan pelacakan dan pengukuran kinerja atlet di lingkungan dalam ruangan. Secara khusus, sistem ini menghasilkan posisi dan metrik yang diturunkan dari posisi seperti jarak, kecepatan, dan akselerasi.
Vector T7 adalah perangkat baru yang dapat dikenakan yang digunakan dengan sistem ClearSky. Vector T7 mirip dengan perangkat sebelumnya yang digunakan dengan ClearSky (Vector S7 dan pg电子游戏 T6), dengan frekuensi pengambilan sampel 10 Hz.
Namun, Vector T7 menggunakan protokol Time Difference of Arrival (TDOA) untuk mendapatkan posisi sedangkan perangkat sebelumnya menggunakan protokol Two Way Ranging (TWR). Manfaat dari protokol TDOA adalah bahwa protokol ini membutuhkan konsumsi daya yang jauh lebih rendah untuk perangkat dibandingkan dengan protokol TWR dengan tetap mempertahankan keakuratan data posisi.
Pengurangan daya ini memungkinkan ukuran perangkat diperkecil. Ukuran perangkat yang lebih kecil memungkinkan Vector T7 untuk dikenakan pada beberapa posisi pada atlet, termasuk penempatan tradisional di antara tulang belikat atau ditempatkan di pinggang.
Sistem pelacakan atlet memerlukan validasi kemampuannya untuk mengukur pergerakan atlet agar para praktisi memiliki kepercayaan diri dalam data yang memungkinkan mereka untuk mengambil keputusan tentang latihan dan praktik pertandingan. Seperti halnya semua teknologi, produsen akan merilis model yang diperbarui dari waktu ke waktu, seiring dengan peningkatan pada perangkat keras perangkat dan algoritme yang mendasarinya.
Setiap model baru memerlukan validasi untuk menentukan kemampuan perangkat baru dalam mengukur apa yang ingin diukur (misalnya, posisi, kecepatan, dan akselerasi).1 Hal ini biasanya dilakukan dengan membandingkan data dari perangkat dengan ukuran kriteria. Sistem Vicon adalah sistem kamera penangkap gerakan yang dianggap sebagai standar emas untuk mengukur posisi. Vicon biasa digunakan sebagai ukuran kriteria dalam validasi teknologi pelacakan atlet.2, 3
Berbagai penelitian telah menilai validitas perangkat pg电子游戏 T6 untuk mengukur jarak, kecepatan, dan akselerasi selama tugas khusus olahraga tim, termasuk upaya maksimal linier dan gerakan perubahan arah.4,5,6
Penelitian-penelitian ini menggunakan sistem kamera penangkap gerakan (baik Vicon atau Qualisys Oqus) sebagai ukuran kriteria dengan semua penelitian menyimpulkan bahwa perangkat pg电子游戏 T6 memiliki validitas yang dapat diterima untuk menilai gerakan atlet. Mengingat Vector T7 baru saja dikembangkan, validasi perangkat ini diperlukan.
Oleh karena itu, tujuan penelitian ini adalah untuk menilai validitas perangkat Vector T7 yang baru untuk mengukur jarak, kecepatan, dan akselerasi.
→ Buku .
2. METODE
Enam partisipan laki-laki yang aktif secara rekreasi (28,8 ± 5,6 tahun) berpartisipasi dalam penelitian ini. Semua partisipan memberikan persetujuan tertulis untuk berpartisipasi dalam penelitian ini dan prosedur yang digunakan dilakukan dengan persetujuan dari Komite Etika Penelitian Manusia di La Trobe University.
Pengumpulan data dilakukan di sebuah gedung olahraga berukuran 40 x 70 m, yang terdiri dari tiga lapangan basket. Para peserta melakukan tujuh uji coba gerakan yang berbeda di area seluas 20 x 5 m di salah satu lapangan basket. Selama uji coba, data gerakan pemain dikumpulkan melalui LPS (pg电子游戏 ClearSky, pg电子游戏, Melbourne, Australia) dan sistem analisis gerakan dengan 20 kamera (Vantage, Vicon Motion Systems, Oxford, Inggris).
Deskripsi dan skema dari setiap uji coba ditunjukkan pada Tabel 1 dan Gambar 1. Peserta diminta untuk melakukan semua uji coba dengan intensitas maksimal dan berhenti total di akhir uji coba (perlambatan). Peserta melakukan pemanasan selama 5 menit sebelum memulai uji coba. Setiap uji coba gerakan dilakukan dua kali dengan total 14 uji coba dengan setiap uji coba dipisahkan oleh ~3 menit.?
Para peserta dilengkapi dengan empat perangkat Vector T7 yang diposisikan di empat lokasi berbeda. Satu perangkat diposisikan di antara tulang belikat peserta dengan menggunakan rompi yang disediakan oleh produsen.
Tiga perangkat lainnya diposisikan di sekitar pinggang partisipan, khususnya di bagian depan (penampang titik tengah antara dua duri iliaka superior anterior), sisi kiri (penampang titik tengah antara duri iliaka superior anterior dan posterior), dan belakang (penampang titik tengah antara dua duri iliaka superior posterior) dengan klip ikat pinggang khusus yang disediakan oleh produsen yang dijepitkan pada celana pendek partisipan.
Terpisah dari uji coba gerakan, uji coba statis dilakukan untuk menilai perangkat Vector T7 untuk stabilitas posisinya menggunakan protokol penempatan tetap. Tiga perangkat masing-masing ditempatkan pada tripod (ketinggian 1,5 m) dan dibiarkan mengumpulkan data selama 10 menit. Dua perangkat ditempatkan di tengah lapangan tengah dan satu perangkat ditempatkan di tepi lapangan yang lebar.
ClearSky LPS dipasang di sekitar gedung olahraga dan terdiri dari 21 node jangkar yang dipasang pada ketinggian rata-rata 8,4 m dari permukaan tanah dengan jarak rata-rata 10,4 m di antara setiap node. Data diambil pada 10 Hz dan diproses menggunakan perangkat lunak pabrikanOpenField versi 3.9.0). Data kecepatan, akselerasi, posisi x-y, dan odometer (jarak kumulatif) diekspor untuk setiap percobaan untuk analisis lebih lanjut.
Sistem analisis gerakan 20 kamera (Vicon) yang mengambil sampel pada 100 Hz, digunakan sebagai ukuran jarak, kecepatan, dan akselerasi. Kamera dipasang pada tripod dan ditempatkan 3 m dari sekeliling area tempat uji coba gerakan dilakukan. Empat penanda retro-reflektif dengan diameter 32 mm ditempatkan di bagian luar rompi yang disediakan oleh produsen dan setiap klip ikat pinggang yang berisi perangkat Vector T7, sesuai dengan bagian tengah setiap perangkat.??
Data Vicon diberi label dan diproses dengan Vicon Nexus 2.14. Pemrosesan data dari data mentah Vicon terdiri dari pemfilteran menggunakan filter Butterworth orde rendah orde empat dengan frekuensi cut-off 3Hz yang ditentukan berdasarkan analisis residu. Kesenjangan dalam data ≤50 ms (5 sampel) diisi menggunakan interpolasi spline, kesenjangan ≥50 ms tidak termasuk dalam analisis. Koordinat XY dari data Vicon 100 Hz yang telah difilter digunakan untuk analisis, koordinat z (perpindahan vertikal) diabaikan dalam perhitungan karena ClearSky dikonfigurasikan untuk pemosisian dua dimensi (2D).
Untuk masing-masing dari empat penanda Vicon dalam setiap uji coba gerakan (n = 320), kecepatan 2D dihitung dengan membedakan data posisi dan menerapkan filter yang sama dengan yang digunakan dalam perangkat lunak pabrikan pada data LPS. Informasi ini diberikan kepada para peneliti oleh produsen; namun, rinciannya tidak disertakan di sini karena merupakan kekayaan intelektual produsen. Demikian pula, akselerasi dihitung dengan membedakan data kecepatan dan memfilter menggunakan spesifikasi pabrikan.
Metrik turunan Vicon diturunkan sampelnya menjadi 10Hz dan kemudian disinkronkan dengan data pg电子游戏 dengan mengkorelasikan sinyal kecepatan untuk menemukan offset waktu yang memaksimalkan korelasi. Semua pemrosesan dan analisis data dilakukan dengan menggunakan bahasa pemrograman statistik R (versi 4.0.4)7 dan paket gsignal8.
Tabel 1. Deskripsi uji coba gerakan
| Percobaan # | Deskripsi |
| 1 | Lari cepat linier 5 m |
| 2 | Lari cepat linier 10 m |
| 3 | Lari cepat linier 20 m |
| 4 | Lari cepat linier 5 m menjadi Perubahan Arah 45 derajat menjadi lari cepat linier 5 m |
| 5 | Lari cepat linier 5 m menjadi Perubahan Arah 90 derajat menjadi lari cepat linier 5 m |
| 6 | Lari cepat linier 5 m menjadi Perubahan Arah 180 derajat menjadi lari cepat linier 5 m |
| 7 | Sirkuit yang melibatkan kombinasi sprint linier dan Perubahan Arah |
Gambar 1. A) Skema dari tujuh uji coba gerakan yang berbeda. B) Pengaturan selama pengumpulan data, semua uji coba dimulai dari titik referensi awal (lingkaran putih), kamera Vicon (trapesium hitam), simpul jangkar ClearSky (segitiga putih). Catatan: Seluruh Gedung Olahraga (40 x 70m tidak ditampilkan secara penuh untuk kejelasan).
→ Buku .
3. ANALISIS STATISTIK
Uji coba gerakan
Metrik berikut ini dihitung untuk setiap uji coba yang membandingkan data turunan Vector T7 dan Vicon; root mean standard difference (RMSD) untuk kecepatan dan akselerasi serta mean absolute difference (MAD) untuk jarak posisi antar sampel. Uji coba Vicon yang memiliki lebih dari 10% data yang hilang dikeluarkan dari analisis (n = 12) karena adanya efek tepi dengan pendekatan penyaringan di mana terdapat celah dalam data. Hasil disajikan sebagai rata-rata, median, dan rentang interkuartil (IQR) untuk setiap metrik, di semua uji coba, dan dikelompokkan berdasarkan lokasi perangkat dan jenis gerakan.
Uji coba statis
Untuk uji coba perangkat statis, jarak dan perpindahan posisi sampel-ke-sampel dihitung. Hasil disajikan sebagai rata-rata, median, IQR, dan total kumulatif untuk jarak, dan perpindahan dari sampel pertama ke sampel terakhir dalam uji coba 10 menit. Metrik pabrikan "odometer" disertakan dalam hasil untuk setiap perangkat sebagai titik acuan untuk jarak tempuh yang dihitung.
4. HASIL
Uji coba gerakan
Perbedaan antara kecepatan turunan ClearSky LPS dan Vicon ditunjukkan pada Tabel 2 dan Gambar 2. Dari empat posisi perangkat yang diuji, perangkat yang dikenakan di rompi memiliki RMSD rata-rata dan median terkecil, dan perangkat yang dikenakan di bagian depan pinggang memiliki RMSD tertinggi.
Pengamatan ini diulangi untuk RMSD dalam akselerasi(Tabel 3 dan Gambar 2). Uji coba gerakan linier memiliki kesepakatan paling dekat di antara metode-metode untuk kecepatan. Uji coba gerakan perubahan arah1800 menghasilkan nilai RMSD tertinggi untuk akselerasi.
Tabel 2. Kecepatan RMSD (m-s-1) antara perangkat pg电子游戏 dan sistem analisis gerak Vicon.
| N | Berarti | Median | IQR | ||
| Semua | 308 | 0.19 | 0.14 | 0.11 - 0.21 | |
| Lokasi perangkat | ? Rompi | 79 | 0.14 | 0.12 | 0.09 - 0.15 |
| ? Kembali | 77 | 0.20 | 0.15 | 0.12 - 0.22 | |
| ? Depan | 76 | 0.24 | 0.17 | 0.14 - 0.27 | |
| ? Sisi Kiri | 76 | 0.18 | 0.13 | 0.11 - 0.18 | |
| Jenis gerakan | ? Linier | 140 | 0.17 | 0.12 | 0.09 - 0.18 |
| COD 45 | 44 | 0.27 | 0.22 | 0.14 - 0.32 | |
| COD 90 | 43 | 0.18 | 0.15 | 0.11 - 0.20 | |
| COD 180 | 48 | 0.18 | 0.14 | 0.13 - 0.17 | |
| ? Sirkuit | 33 | 0.22 | 0.18 | 0.17 - 0.24 |
Tabel 3. Percepatan RMSD (m-s-2) antara perangkat pg电子游戏 dan sistem analisis gerak Vicon.
| N | Berarti | Median | IQR | ||
| Semua | 308 | 0.79 | 0.76 | 0.64 - 0.91 | |
| Lokasi perangkat | ? Rompi | 79 | 0.75 | 0.74 | 0.62 - 0.81 |
| ? Kembali | 77 | 0.77 | 0.76 | 0.60 - 0.91 | |
| ? Depan | 76 | 0.85 | 0.83 | 0.66 - 0.97 | |
| ? Sisi Kiri | 76 | 0.79 | 0.79 | 0.65 - 0.88 | |
| Jenis gerakan | ? Linier | 140 | 0.69 | 0.73 | 0.60 - 0.81 |
| COD 45 | 44 | 0.67 | 0.67 | 0.48 - 0.87 | |
| COD 90 | 43 | 0.75 | 0.74 | 0.66 - 0.85 | |
| COD 180 | 48 | 1.24 | 1.25 | 1.16 - 1.32 | |
| ? Sirkuit | 33 | 0.77 | 0.80 | 0.73 - 0.86 |
Gambar 2. Hasil RMSD kecepatan (baris pertama) dan akselerasi (baris kedua) untuk setiap uji coba, dikelompokkan berdasarkan lokasi perangkat (kolom pertama) dan jenis gerakan (kolom kedua).
Tabel 4 menunjukkan MAD dalam jarak sampel-ke-sampel yang berasal dari data pelacakan posisi Vector T7 dan Vicon. Pada semua uji coba, perbedaan rata-rata adalah 0,39 m, perbedaan lebih besar pada perangkat yang dikenakan di bagian depan pinggang, dan selama uji coba gerakan sirkuit.
Tabel 4. MAD dalam jarak sampel-ke-sampel (m) antara perangkat pg电子游戏 dan sistem analisis gerakan Vicon.
| N | Berarti | Median | IQR | ||
| Semua | 308 | 0.04 | 0.03 | 0.02 - 0.05 | |
| Lokasi perangkat | ? Rompi | 79 | 0.03 | 0.03 | 0.02 - 0.04 |
| ? Kembali | 77 | 0.04 | 0.03 | 0.02 - 0.04 | |
| ? Depan | 76 | 0.05 | 0.04 | 0.03 - 0.06 | |
| ? Sisi Kiri | 76 | 0.04 | 0.03 | 0.03 - 0.04 | |
| Jenis gerakan | ? Linier | 140 | 0.03 | 0.03 | 0.02 - 0.04 |
| COD 45 | 44 | 0.04 | 0.04 | 0.03 - 0.05 | |
| COD 90 | 43 | 0.04 | 0.03 | 0.03 - 0.04 | |
| COD 180 | 48 | 0.04 | 0.03 | 0.03 - 0.04 | |
| ? Sirkuit | 33 | 0.07 | 0.06 | 0.05 - 0.09 |
Uji coba statis
Jarak median dan IQR sampel-ke-sampel untuk semua perangkat stasioner adalah nol(Tabel 5), yang menunjukkan bahwa pada sebagian besar langkah waktu, perangkat tidak mengubah koordinat x atau y mereka.
Namun demikian, perangkat merekam beberapa perubahan posisi sehingga jarak rata-rata antar sampel sekitar 1-2 mm. Lebih dari 10 menit, tidak ada bias arah yang kuat, dan lokasi akhir perangkat sangat dekat dengan posisi awal mereka (perpindahan akhir dalam kisaran beberapa sentimeter).
Pemrosesan dan penyaringan data eksklusif yang disertakan dalam penghitungan jarak kumulatif (variabel 'odometer') oleh produsen, mampu mengoreksi perubahan kecil pada posisi dan mengembalikan jarak total kurang dari 0,02 m.
Tabel 5. Hasil uji coba statis (tiga perangkat dibiarkan diam selama 10 menit).
| Berasal dari posisi x, y | |||||
| Jarak antara sampel yang berurutan (m) | Perpindahan pada sampel akhir (m) | Odometer pada sampel akhir (m) | |||
| Perangkat | Berarti | Median | IQR | ||
| Semua | 0.001898 | 0 | 0 - 0 | ||
| 1 | 0.001644 | 0 | 0 - 0 | (-0.02, -0.05) | 0.02 |
| 2 | 0.001548 | 0 | 0 - 0 | (-0.03, -0.06) | 0.00 |
| 3 | 0.002502 | 0 | 0 - 0 | (-0.06, -0.05) | 0.01 |
→ Buku .
5. RINGKASAN
- Perangkat Vector T7 memiliki RMSD yang rendah untuk pengukuran kecepatan dan akselerasi dan MAD yang rendah untuk pengukuran jarak selama uji coba gerakan yang melibatkan tingkat akselerasi, deselerasi, dan perubahan arah yang tinggi.
- Perangkat Vector T7 menampilkan RMSD rendah yang serupa untuk ukuran akselerasi di semua uji coba gerakan dengan pengecualian pada perubahan arah 180 derajat di mana RMSD sedikit lebih tinggi. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh gerakan dalam uji coba ini yang melibatkan tingkat akselerasi/perlambatan yang lebih tinggi dan menunjukkan peningkatan kesalahan seiring dengan meningkatnya tingkat perubahan kecepatan. Namun demikian, kesalahan ini masih dapat dianggap rendah (rata-rata RMSD 1,24).?
- Penempatan rompi menghasilkan kesalahan terendah untuk pengukuran kecepatan, akselerasi, dan jarak, sementara penempatan perangkat di bagian depan pinggang menghasilkan kesalahan tertinggi. Terlepas dari penempatan perangkat, semua lokasi menghasilkan kesalahan yang rendah di semua pengukuran dengan semua RMSD ≤ 0,85.?
- Stabilitas posisi perangkat Vector T7 ketika tidak bergerak, sangat tinggi dengan jarak rata-rata antar sampel ~ 1-2 mm.
- Kesalahan yang rendah menunjukkan bahwa perangkat Vector T7 yang digunakan bersama dengan ClearSky memberikan ukuran kecepatan, akselerasi, dan jarak yang valid selama tugas-tugas khusus olahraga tim, termasuk upaya maksimal linier dan gerakan perubahan arah.
→ Buku .
6. REFERENSI
- Malone, JJ, Lovell, R., Varley, MC, & Coutts, AJ (2017). Membongkar kotak hitam: aplikasi dan pertimbangan untuk menggunakan perangkat GPS dalam olahraga. Jurnal internasional fisiologi dan kinerja olahraga, 12(s2), S2-18.
- Linke, D., Link, D., & Lames, M. (2018). Validasi kinerja elektronik dan sistem pelacakan EPTS dalam kondisi lapangan. PloS one, 13(7), e0199519.
- Linke, D., Link, D., & Lames, M. (2020). Validitas khusus sepak bola dari sistem pelacakan video optik TRACAB. PloS one, 15(3), e0230179.
- Luteberget, L. S., Spencer, M., & Gilgien, M. (2018). Validitas sistem pemosisian lokal pg电子游戏 ClearSky T6 untuk latihan khusus olahraga tim, dalam kondisi dalam ruangan. Perbatasan dalam fisiologi, 9, 115.
- Serpiello, FR, Hopkins, GW, Barnes, S., Tavrou, J., Duthie, GM, Aughey, RJ, & Ball, K. (2018). Validitas sistem pemosisian lokal ultra-wideband untuk mengukur pergerakan dalam olahraga dalam ruangan. Jurnal ilmu keolahragaan, 36(15), 1727-1733.
- Hodder, R. W., Ball, K. A., & Serpiello, F. R. (2020). Validitas kriteria sistem pemosisian lokal pg电子游戏 ClearSky T6 untuk mengukur jarak antar unit. Sensor, 20(13), 3693.
- Tim Inti R (2021). R: Bahasa dan lingkungan untuk komputasi statistik. Yayasan R untuk Komputasi Statistik, Wina, Austria. URL https://www.R-project.org/
- Van Boxtel, G.J.M., Laboissière, R., & Wilhelm, H.D. (2021). gsignal: Pemrosesan sinyal. URL: https://github.com/gjmvanboxtel/gsignal
→ Buku .