本發明屬于體育用品領域，尤其涉及一種具有力學檢測功能的體育訓練器。
背景技術：
隨著經濟的發展,人們生活水平的不斷提高,健康問題越來越受到普遍的重視。“擁有健康,就擁有了一切”,花錢買健康,參加體育運動,已逐步成為一種時尚時尚。運動不僅可以增強人的體質,而且可以培養人們堅強的意志品質；運動可以使呼吸系統、循環系統、消化系統及骨骼、肌肉得到充分的改善和提高，它可以增大人的肺活量,提高心臟的每搏輸出量。
目前在體育運動中諸如跳高、跨欄等項目的日常訓練及新收學員訓練時，主要是根據訓練類別而選擇相應的訓練器械，同時訓練器械的安全性也相對提高。為了深入理解骨關節的載荷以及訓練的力度測量，必須得到肌肉力，這對于骨傷科、生物力學以及物理治療都是十分重要的。然而，在復雜的訓練器械運動中得到肌肉力是非常困難的(膝關節肌肉力分布模型包括肌肉長度一張力關系、速度-張力關系以及肌肉激活水平，以及關節內肌肉力的分布問題)，所以需要一種具有力學檢測功能的體育訓練器。
技術實現要素：
本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種結構簡單、成本低廉、使用壽命長、使用效果良好的具有力學檢測功能的體育訓練器。
本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：
本發明提供的具有力學檢測功能的體育訓練器，所述具有力學檢測功能的體育訓練器包括安裝基板、懸臂、力學傳感器，所述安裝基板上設有定位孔，所述安裝基板焊接在懸臂上，所述懸臂的中間位置設有滑槽，所述滑槽設置為多個，所述滑槽之間安裝有滑桿，所述滑桿的中間位置吊有沙袋，所述滑槽的一端安裝有定位螺栓，所述懸臂的一端通過螺栓與力學傳感器固定連接，所述力學傳感器的中間位置套有手握桿；
所述定位孔設置為八個，所述定位孔分別設置在安裝基板的四個角落；
所述力學傳感器設置為多個，所述力學傳感器外伸有數據線；
所述力學傳感器組成的無線傳感器網絡進行數據聚合時，包括以下步驟：
步驟一、部署無線傳感器：在面積為s＝w×l的檢測區域內，將無線傳感器部署在檢測區域；
步驟二、選擇簇頭：將整個檢測區域按網格進行均勻劃分，使每個網格的大小形狀相同，在每個網格中選擇位置距離網格中心最近的傳感器節點作為簇頭；
步驟三、分簇：簇頭選擇完成后，簇頭廣播cluster{id，n，hop}信息，其中，id為節點的編號，n為cluster信息轉發的跳數，且n的初值為0，hop為系統設定的跳數；處于簇頭附近的鄰居節點收到cluster信息后n增加1再轉發這一信息，直到n＝hop就不再轉發cluster信息；簇頭的鄰居節點轉發cluster信息后再向將cluster信息轉發給自己的鄰居節點，然后發送一個反饋信息join{id，n，eir，dij，ki}給將cluster信息轉發給自己的節點，最終將join信息轉發給簇頭表示自己加入該簇，其中，eir表示該節點此時的剩余能量，dij表示兩節點間的距離，ki表示該節點能夠監測得到的數據包的大小；如果一個節點收到了多個cluster信息，節點就選擇n值小的加入該簇，若n相等節點就隨便選擇一個簇并加入到該簇；如果節點沒有收到cluster信息，則節點發送help信息，加入離自己最近的一個簇；
步驟四、簇內節點構成簡單圖模型：通過步驟三得到簇內所有節點在簇內所處的位置，將每個節點當做圖的一個頂點，每兩個相鄰節點間用邊相連接；
步驟五、簇內權值的計算：通過所述步驟三，簇頭獲取簇內成員節點的eir、dij和ki，計算相鄰兩節點i，j之間的權值，權值的計算公式為：
wij＝a1(eir+ejr)+a2dij+a3(ki+kj)(1)
其中，ejr、kj分別表示節點j的剩余能量和節點j能夠監測得的數據的大小，且a1+a2+a3＝1，這樣系統就可以根據系統對eir、dij或ki所要求的比重不同調整ai的值而得到滿足不同需要的權值；
步驟六、簇內節點構建最小生成樹：根據所述步驟四得到的簇內節點構成的簡單圖模型和所述步驟五得到的權值，根據prim最小生成樹算法的定義構建簇內節點最小生成樹；
步驟七、簇內數據聚合：簇內節點的最小生成樹構造完成后，傳感器節點開始正常工作，從最低一級傳感器節點開始，將收集的數據傳給父節點，父節點將自己收集的數據和子節點傳來的數據聚合后再傳給自己的父節點，最終將聚合數據傳輸給簇頭；
步驟八、簇頭權值的計算：通過步驟三分簇完成后，簇頭獲得整個簇內節點的位置、節點剩余能量和傳感器節點可能監測得到數據的大小信息，其中ecir＝e1r+e2r+…+eir表示整個簇的剩余能量值，kci表示簇頭聚合的數據大小，dij表示相鄰簇頭間的距離，對相鄰兩簇頭i，j之間權值進行計算，權值的公式(2)定義為：
wij＝b1(ecir+ecjr)+b2dij+b3(kci+kcj)(2)
其中，ecjr和kcj分別表示簇頭j的剩余能量值和簇頭j聚合的數據大小，且b1+b2+b3＝1，這樣系統就可以根據系統對ecir、dij或kci要求的比重不同調整bi的值而得到滿足不同需要的權值；
步驟九、簇頭節點構成簡單圖模型：將每個簇頭當做圖的一個頂點，相鄰簇頭之間用邊相連接，每條邊的權值由步驟八的公式(2)計算得到；
步驟十、簇頭節點構建最小生成樹：由步驟8給出的簇頭節點構成的簡單圖模型后，根據prim最小生成樹算法的定義來構建最小生成樹；
步驟十一、簇頭數據聚合：簇頭節點的最小生成樹構造完成后，從最低一級簇頭開始，將收集的數據傳給父節點，父節點將自己聚合的數據和子節點傳來的數據聚合后再傳給自己的父節點，最終將聚合數據傳輸給基站；
步驟十二、均衡節點能耗：每進行m輪以后，就重新選擇簇頭，然后重新進行前面的步驟，其中，節點的能耗可由leach能耗模型進行估算；
步驟十三、簇的維持：簇內節點死亡后，就可能會造成簇內的最小生成樹路徑失效，所以在節點即將死亡前，節點發送一個die信息給簇頭，表示自己即將死亡，簇頭接收這一信息后，簇頭就開始對簇內節點重新構建最小生成樹；
所述的安裝基板通過膨脹螺栓與墻體固定連接。
進一步，所述步驟三中得到每個節點初始的剩余能量eir后，通過leach能耗模型來估算節點能量的剩余值，在進行了m輪后，節點的剩余能量可以估算為：e＝eir-m(etx+erx)＝eir-m(2keelec+kεfree-space-ampd2)，所述eir即為節點反饋給簇頭的剩余能量；
所述leach能耗模型是leach協議提出的傳感器在發送和接收數據時能量消耗的消耗模型，其具體表達形式為：
erx(k)＝ere-elec(k)＝keelec；
其中，eelec表示無線收發電路能耗，εfree-space-amp和εtwo-way-amp分別表示自由空間模型和多路消耗模型的放大器能耗，d0是常數，d是通信節點相隔距離，k為要發送或接收的數據位數，etx(k,d)和erx(k)分別表示傳感器發送和接收數據時的能耗；通過leach能耗模型即可得到所述節點的剩余能量。
本發明具有的優點和積極效果是：本發明通過滑桿和滑槽的配合，實現了沙袋的前后移動，通過定位螺栓對沙袋進行定位，不妨礙其他運動的進展，同時該裝置結構簡單，便于安裝，具有較長的使用壽命，通過力學傳感器實現了對于力學的測試，具有較好的使用前景。
附圖說明
圖1是本發明實施例提供的具有力學檢測功能的體育訓練器整體結構示意圖。
圖中：1、安裝基板；2、定位孔；3、懸臂；4、滑槽；5、滑桿；6、手握桿；7、力學傳感器；8、沙袋；9、定位螺栓。
具體實施方式
為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲列舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下。
下面結合圖1對本發明的結構作詳細的描述。
本發明實施例提供的具有力學檢測功能的體育訓練器，包括安裝基板1、懸臂3、力學傳感器7，所述安裝基板1上設有定位孔2，所述安裝基板1焊接在懸臂3上，所述懸臂3的中間位置設有滑槽4，所述滑槽4設置為多個，所述滑槽4之間安裝有滑桿5，所述滑桿5的中間位置吊有沙袋8，所述滑槽4的一端安裝有定位螺栓9，所述懸臂3的一端通過螺栓與力學傳感器7固定連接，所述力學傳感器7的中間位置套有手握桿6，所述定位孔2設置為八個，所述定位孔2分別位于安裝基板1的四個角落，所述力學傳感器7設置為多個，所述力學傳感器7外伸有數據線，所述的安裝基板1通過膨脹螺栓與墻體固定連接。
所述力學傳感器組成的無線傳感器網絡進行數據聚合時，包括以下步驟：
步驟一、部署無線傳感器：在面積為s＝w×l的檢測區域內，將無線傳感器部署在檢測區域；
步驟二、選擇簇頭：將整個檢測區域按網格進行均勻劃分，使每個網格的大小形狀相同，在每個網格中選擇位置距離網格中心最近的傳感器節點作為簇頭；
步驟三、分簇：簇頭選擇完成后，簇頭廣播cluster{id，n，hop}信息，其中，id為節點的編號，n為cluster信息轉發的跳數，且n的初值為0，hop為系統設定的跳數；處于簇頭附近的鄰居節點收到cluster信息后n增加1再轉發這一信息，直到n＝hop就不再轉發cluster信息；簇頭的鄰居節點轉發cluster信息后再向將cluster信息轉發給自己的鄰居節點，然后發送一個反饋信息join{id，n，eir，dij，ki}給將cluster信息轉發給自己的節點，最終將join信息轉發給簇頭表示自己加入該簇，其中，eir表示該節點此時的剩余能量，dij表示兩節點間的距離，ki表示該節點能夠監測得到的數據包的大小；如果一個節點收到了多個cluster信息，節點就選擇n值小的加入該簇，若n相等節點就隨便選擇一個簇并加入到該簇；如果節點沒有收到cluster信息，則節點發送help信息，加入離自己最近的一個簇；
步驟四、簇內節點構成簡單圖模型：通過步驟三得到簇內所有節點在簇內所處的位置，將每個節點當做圖的一個頂點，每兩個相鄰節點間用邊相連接；
步驟五、簇內權值的計算：通過所述步驟三，簇頭獲取簇內成員節點的eir、dij和ki，計算相鄰兩節點i，j之間的權值，權值的計算公式為：
wij＝a1(eir+ejr)+a2dij+a3(ki+kj)(1)
其中，ejr、kj分別表示節點j的剩余能量和節點j能夠監測得的數據的大小，且a1+a2+a3＝1，這樣系統就可以根據系統對eir、dij或ki所要求的比重不同調整ai的值而得到滿足不同需要的權值；
步驟六、簇內節點構建最小生成樹：根據所述步驟四得到的簇內節點構成的簡單圖模型和所述步驟五得到的權值，根據prim最小生成樹算法的定義構建簇內節點最小生成樹；
步驟七、簇內數據聚合：簇內節點的最小生成樹構造完成后，傳感器節點開始正常工作，從最低一級傳感器節點開始，將收集的數據傳給父節點，父節點將自己收集的數據和子節點傳來的數據聚合后再傳給自己的父節點，最終將聚合數據傳輸給簇頭；
步驟八、簇頭權值的計算：通過步驟三分簇完成后，簇頭獲得整個簇內節點的位置、節點剩余能量和傳感器節點可能監測得到數據的大小信息，其中ecir＝e1r+e2r+…+eir表示整個簇的剩余能量值，kci表示簇頭聚合的數據大小，dij表示相鄰簇頭間的距離，對相鄰兩簇頭i，j之間權值進行計算，權值的公式(2)定義為：
wij＝b1(ecir+ecjr)+b2dij+b3(kci+kcj)(2)
其中，ecjr和kcj分別表示簇頭j的剩余能量值和簇頭j聚合的數據大小，且b1+b2+b3＝1，這樣系統就可以根據系統對ecir、dij或kci要求的比重不同調整bi的值而得到滿足不同需要的權值；
步驟九、簇頭節點構成簡單圖模型：將每個簇頭當做圖的一個頂點，相鄰簇頭之間用邊相連接，每條邊的權值由步驟八的公式(2)計算得到；
步驟十、簇頭節點構建最小生成樹：由步驟8給出的簇頭節點構成的簡單圖模型后，根據prim最小生成樹算法的定義來構建最小生成樹；
步驟十一、簇頭數據聚合：簇頭節點的最小生成樹構造完成后，從最低一級簇頭開始，將收集的數據傳給父節點，父節點將自己聚合的數據和子節點傳來的數據聚合后再傳給自己的父節點，最終將聚合數據傳輸給基站；
步驟十二、均衡節點能耗：每進行m輪以后，就重新選擇簇頭，然后重新進行前面的步驟，其中，節點的能耗可由leach能耗模型進行估算；
步驟十三、簇的維持：簇內節點死亡后，就可能會造成簇內的最小生成樹路徑失效，所以在節點即將死亡前，節點發送一個die信息給簇頭，表示自己即將死亡，簇頭接收這一信息后，簇頭就開始對簇內節點重新構建最小生成樹。
所述步驟三中得到每個節點初始的剩余能量eir后，通過leach能耗模型來估算節點能量的剩余值，在進行了m輪后，節點的剩余能量可以估算為：e＝eir-m(etx+erx)＝eir-m(2keelec+kεfree-space-ampd2)，所述eir即為節點反饋給簇頭的剩余能量；
所述leach能耗模型是leach協議提出的傳感器在發送和接收數據時能量消耗的消耗模型，其具體表達形式為：
erx(k)＝ere-elec(k)＝keelec；
其中，eelec表示無線收發電路能耗，εfree-space-amp和εtwo-way-amp分別表示自由空間模型和多路消耗模型的放大器能耗，d0是常數，d是通信節點相隔距離，k為要發送或接收的數據位數，etx(k,d)和erx(k)分別表示傳感器發送和接收數據時的能耗；通過leach能耗模型即可得到所述節點的剩余能量。
工作原理：本發明通過安裝基板1的定位孔2配合膨脹螺栓定位在墻體上，需要沙袋8時將滑桿5滑動至滑槽4的前方，通過定位螺栓9進行定位，定位完畢后即可使用，需要利用手握桿6進行其他動作練習時松動定位螺栓9，滑動滑桿5即可。同時力學傳感器7將測得的數據通過數據線傳送到計算機采集端。
以上所述僅是對本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發明技術方案的范圍內。