Using an Inertial Measurement Unit and Motion Capture to Develop next Generation Analytic Biathlon Shooting Measuring System

Abstract

I dag eksisterer det flere analytiske målesystemer i skiskyting, fungerende som en sammenkobling mellom skiskytterens skyte egenskaper og skyte resultater. Slike systemer har bidratt med å forbedre resultatene på standplass ved å analysere utøverens teknikk ved bruk av forskjellige målemetoder. De mest brukte er optiske systemer, men kamerabaserte systemer har også blitt benyttet. Dessverre har tidligere systemer hatt noen begrensinger, de har enten vært rettet mot tør trening eller vært vanskelig å benytte. Noe som har gjort at systemene kun har vært i bruk i analytiske treningsøkter, som har begrenset data fra treningsøkter i løps simulerte økter. Denne oppgaven ser på er fremtidige systemer som kan benyttes i vanlige treninger og løps simuleringer der de mest verdifulle målingene er.

Denne studien undersøker om en treghetssensor kan oppnå nøyaktige målinger og om disse kan fungere som en erstatning eller tilskudd til dagens systemer. Da implementering av en treghetssensor potensielt kan eliminere nåværende bergenseinger og danne et system som kan analysere skyting i vanlige økter og i løps lignende situasjoner. Et eksperiment er utfør for å teste mulighetene et slik system kan ha, der en skiskytter har skutt en serie med to treghetssensorer og et kamera basert system.

Resultater viser at med nåværende treghetssensorer er det ikke mulig å erstatte dagens systemer, men det kan fungere som et tilleggssystem og med måle faktorer dagens systemer ikke kan. Foreløpig anbefalers det at resultatene blir evaluert av forskere, trenere og idrettsutøvere for å gi tilbakemelding på systemet og lage fremtidige planer.

Today there are multiple existing analytic biathlon shooting measuring systems, working as an interconnection of shooting technique and scores in a cybernetic manner. Such systems have contributed to improving biathlon shooting scores by analyzing the athlete’s technique using various methods of measuring. The most common and practical are optical systems, but also camera-based systems have been used. Unfortunately, these have some limitations as they are either geared towards dry firing or extremely inconvenient in use. Making the current analysis to be in special practice sessions only, limiting data from regular training sessions in race-like situations. This thesis is looking into future systems to bridge the gap between analytic practice sessions and regular practices, where the most valuable measurements are.

This study investigates if an inertial sensor can achieve enough accuracy to be a replacement or supplement to the current systems in the future, as such an implementation can eliminate the current systems restrictions. Making a system that can analyze shooting in regular training sessions or optimally in race-like situation. To do so an experiment is performed at an indoor shooting range, where a biathlete has shot a series with two inertial sensors placed on the rifle, in addition to a motion capturing system.

Results show that with today’s sensor technology, replacing the current systems are not possible, but the inertial measurement unit can act as a supplement in some regard and even measure additional factors these cannot. Currently, the recommendation is that the findings are evaluated by biathlon scientists, trainers, and athletes to give feedback on where to go next.