Revolution im Slalomfahren: Magnettore zur Auswertung der Leistungen
Forschern der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) ist es erstmals gelungen, präzise Durchfahrtszeiten an jedem Tor für einen ganzen Slalom hindurch zu liefern. Das System ermöglicht eine genauere Ermittlung der Geschwindigkeit und der Bahn der Skiläufer, als es mit einem GPS möglich ist.
Im Slalom oder Riesenslalom gelten die gleichen Regeln: die Tore müssen mit grösstmöglicher Geschwindigkeit durchfahren werden. Doch zur Analyse der Leistung des Athleten liefern die zur Verfügung stehenden Hilfsmittel nur begrenzte Informationen.
Sie beschränken sich auf einige Zwischenzeiten und auf Videoaufzeichnungen, die anschliessend manuell ausgewertet werden müssen. Die Trainer stützen sich ebenso auf Satellitenortungssysteme, womit die Fahrroute und Geschwindigkeit des Skifahrers ermitteln werden können, allerdings sind einige dieser Instrumente kompliziert in der Benutzung.
Benedikt Fasel und das Team des Labors für Bewegungsanalyse und -messung (LMAM) haben mehrere Technologien kombiniert, um die Skifahrer in jedem Streckenabschnitt genauestens zu verfolgen. „Das Interessante dabei ist, über eine Reihe von Systemen zu verfügen, die für verschiedene Anwendungszwecke zum Einsatz kommen, welche jedoch in Kombination miteinander die präzise und automatisierte Bestimmung des Timings, der Geschwindigkeit und des Bahnverlaufs ermöglichen.“
Zusätzlich zu den Beschleunigungssensoren und Gyroskopen, welche die Beschleunigung und die Winkelgeschwindigkeit erfassen – Daten, anhand derer man die Ausrichtung der einzelnen Gelenke und Körperteile wie Hüfte, Knie oder Rumpf bestimmen kann – haben die Forscher ein magnetisches System eingesetzt, um die Durchfahrtszeit an jedem Tor zu ermitteln.
Die Trägheitssensoren erfassen nicht unmittelbar die Geschwindigkeit oder Position des Skifahrers. Diese Informationen müssen mittels der gemessenen Beschleunigungswerte berechnet werden und sind äusserst fehleranfällig durch Erschütterungen infolge der Geschwindigkeit und der Bewegungen des Athleten.
„Ein gewöhnliches oder billiges GPS- System, wie es in Mobiltelefonen eingesetzt wird, ist in der Lage, die Geschwindigkeit und die Position unter Reduzierung dieser Fehler zu messen. Doch diese Systeme sind nicht genau genug. Wir hätten gern eine Auflösungsgenauigkeit von 10 bis 15 Zentimeter“, merkt Benedikt Fasel an. Vor diesem Hintergrund entstand die Idee, die Daten der Trägheitssensoren mit denen der Magneten zu koppeln.
Magnetische Tore
Zur Markierung der Piste haben die Forscher jedes Tor mit einem Magneten versehen. Der Skifahrer trägt ein Magnetometer, das die Tore erkennt, wenn er sich einem nähert: „Das Magnetfeld ist in dem Moment am stärksten, wenn der Skifahrer tatsächlich das Tor passiert. Und wenn die Amplitude bekannt ist, kann man auch die Distanz berechnen.
Dank dieser Informationen lässt sich die Position des Skifahrers in Bezug zum Tor ermitteln und daraus dessen Geschwindigkeit ableiten.“ Da die genaue Position der Tore bekannt ist,
können bei der Berechnung auf Grundlage der Beschleunigungswerte aufgetretene Geschwindigkeits- und Routenfehler bei jeder Torpassage korrigiert werden.
Die Methode wurde in 17 Läufen eines Riesenslalom-Parcours validiert. Eine Hochgeschwindigkeitskamera hat die vom Magnetometer gemessenen Werte bestätigt und belegt, dass der Skifahrer das Tor exakt zu dem Zeitpunkt passierte, als die Magnetfeldamplitude am stärksten war. Das Labor der ETH-Lausanne (EPFL) hat ein Patent auf diese Technologie angemeldet.
„Das letztendliche Ziel besteht darin, dem Athleten und seinem Coach die Möglichkeit zu geben, nicht nur intuitiv herauszufinden, sondern anhand wissenschaftlicher Daten nachzuvollziehen, welche Punkte verbesserungsfähig sind. Die Magneten helfen dabei, die Bewegungsbahn mit hoher Genauigkeit zu ermitteln. Damit lassen sich die Fahrroute des Skiläufers, seine Schwächen und seine Stärken analysieren“, fasst der Forscher abschliessend zusammen.
Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne (EPFL)
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