[发明专利]一种基于模型的虚拟自行车骑手骑速的计算方法

权利要求书

1.一种基于模型的虚拟自行车骑手骑速的计算方法，其特征在于：利用虚拟骑手模型，对虚拟骑手进行受力分析，并分析影响骑手骑行动力的各个因素，结合牛顿第二定律计算加速度，计算虚拟骑手的骑行速度，其中，所述的受力分析包括以下步骤：

(1.1)风阻的计算公式为：

其中，C代表空气阻力系数，ρ为空气密度，S为物体迎风面积，V为物体与空气的相对速度；

(1.2)根据骑行的赛道，滚动摩擦力的计算公式为：

F_g＝μ(m+M)g

其中，μ代表滚动摩擦系数，m和M分别为运动员和车的质量，g为重力加速度；

(1.3)爬坡阻力的公式为：

F_d＝(m+M)gsinθ

其中，θ为坡面角度；

(1.4)计算虚拟骑手骑行时受到的总阻力之和：

F_S＝F_W+F_g+F_d

所述影响骑手骑行动力的各个因素包括以下步骤：

(2.1)给定一个比例函数λ₁来根据骑行距离的不同而调整骑手的骑行作用力：

其中，x为骑行距离，l为赛道总长度，α为一个常数，用来调节作用力的影响大小；

(2.2)排名的影响函数λ₂：

其中，n为骑手当前排名，N为骑行总人数，β为一个常数，用来调节作用力的影响大小；

(2.3)体能对作用力的影响函数：

T_N为体能参数；

骑手的加速度表示成如下形式：

该公式表示骑手的动力受到体能剩余量以及排名和骑行距离的影响，骑手骑行时的动力会有一定波动，因此，加入了随机力η(t)；

根据速度的计算公式求出骑手的速度：

2.如权利要求1中所述的一种基于模型的虚拟自行车骑手骑速的计算方法，其特征在于：所述步骤(2.3)中的体能对作用力的影响函数将通过体能值的剩余量来表现，体能模型的表达包括如下步骤：

(2.3.1)根据热指数计算方法，计算热指数Idx，将热指数用一个[0,1]之间的系数I表示：

(2.3.2)体能参数为T_N，该参数值为0到1，当T_N为0时，说明此时骑手体力消耗殆尽；当T_N为1时，说明此时骑手体力充沛；

由此提出一种基础体能恢复模型：

T_N←min{T_N+U_T·Δt,1}

其中U_T决定了体能恢复速度的快慢；

基础体能恢复模型的公式修改为如下形式：

T_N←min{T_N+U_T·Δt·(1-I),1}，T_N∈[0.8,1]

T_N←min{T_N+U_T·Δt·(1-I),0.8}，T_N∈[0,0.8]

I为热指数的系数，I的值升高说明环境变恶劣，此时体能恢复偏慢；

(2.3.3)体能的消耗速度受骑行速度和环境温湿度的影响，且与骑行速度成正比，体能参数T_N的计算公式为：

其中，k为一个常数用来调节功率所消耗体能的转化率，环境越差，参数I的值越大，体能消耗加剧，W_S代表运动员所拥有的总能量，T_U即体能恢复函数。