許在華

（南京森林警察學(xué)院，江蘇 南京 210023）

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

優(yōu)秀特警射手由南京市公安局龍虎突擊隊3名射手和無錫市公安局特警支隊雷豹2名組成，隊員均獲得江蘇省特警射擊比賽前10名。普通射手，由南京森林警察學(xué)院特警專業(yè)2015級5名學(xué)員組成。

1.2 研究方法

運用紅外三維運動動作捕捉系統(tǒng)對雙手等腰式快速射擊動作的動力鏈進行測試分析，動力鏈包括準備動作→助跑急?！蚯翱绯鲋蝿幼鳌查g出槍→重心轉(zhuǎn)移→恢復(fù)動作。

1.2.1選身體各肢段加速度值與角速度值之動作穩(wěn)定性比較分析：身體各肢段修正的資料要與手槍相同，萃取資料的畫數(shù)也依照手槍所檢定出來得為主，手槍與身體資料相同比較才有一致性；除了將每個射手的右手腕、右手肘、左手腕、左手肘、腰部、右膝、左膝加上手槍共8個位置的資料分開，再將每個位置資料中的X、Y、Z三軸資料分開分析比較；將分開的X、Y、Z三軸資料分別計算出最大值、平均值、總功率，并整理成一個資料表。其計算方式如下。（1）將每個射手的加速度值（或角速度值）算出平均值。（2）將全部的射手加速度值（或角速度值）分別求出平均值+95%信賴區(qū)間值與平均值-95%信賴區(qū)間值。（3）以求面積的方法，將平均值+95%信賴區(qū)間值與平均值-95%信賴區(qū)間值所圍成的環(huán)狀面積切割成很多塊，每一塊就像梯形一樣。（4）環(huán)狀面積計算說明：梯形公式面積的計算：（上底+下底）×高/2。

1.2.2在身體各肢段的數(shù)據(jù)用最大值、最小值、平均值與總功率資料表的處理：將每位射手的同一肢段的資料分成萃取與未萃取整理放在同一個表格上；用ANOVA分析應(yīng)用于只針對優(yōu)秀射手分析，若P值<0.05表示有差異（若P值>=0.05表示無差異，可不用做LSD分析），建立LSD比較表，可以看出優(yōu)秀射手中誰有較佳平均值；再用最大值、最小值、平均值與總功率的X、Y、Z三軸的LSD比較表可明顯看出射手的差異性；最后將LSD比較表，分成最大值、最小值、平均值與總功率4類，整理成LSD射手總表。將總表資料統(tǒng)計分為：（1）X、Y、Z軸LSD差異分析：以X、Y、Z值的加總，所以會有0～3的數(shù)值，3表示兩位射手間X、Y、Z軸均有差異，動作很接近。而X、Y、Z比對出現(xiàn)0表示2位射手間X、Y、Z軸均無差異，動作相同。（2）X、Z軸LSD分析：在X、Z軸方向的關(guān)系來做比較發(fā)現(xiàn)X、Z軸有較大的值產(chǎn)生，有0～2的數(shù)值產(chǎn)生，2表示2位射手間X、Z軸均有差異，動作很接近。X、Z比對出現(xiàn)0表示2位射手間X、Z軸均無差異，動作相同。

1.2.3最后將X、Y、Z三軸t檢定表與X、Z兩軸t檢定表分4個區(qū)域統(tǒng)計：優(yōu)秀射手比較；優(yōu)秀射手與普通射手之比較；普通射手比較。

2 結(jié)果與分析

優(yōu)秀射手與普通射手加速度動力鏈分析動力鏈曲線。本研究以優(yōu)秀射手組與普通射手在手槍、右手掌、右手腕、右手肘、左手腕、左手肘、腰部、右膝、左膝共10個部位，配載紅外三維運動動作捕捉系統(tǒng)的反光球進行實驗，以雙手等腰式快速射擊動作，成功完成15次快速拔槍射擊，并傳回的各肢段X、Y、Z三軸加速度的數(shù)據(jù)來分析優(yōu)秀射手與普通射手差異。（表1）

2.1找出優(yōu)秀射手與普通射手各1名，并將其15次動作資料，經(jīng)RMSE檢定后，找出一次最佳動作資料，從手槍、右手腕、右手臂、左手腕、左手軸、腰部、右膝與左膝共8個位置。

2.2優(yōu)秀射手與普通射手，經(jīng)過RMSE檢定找出優(yōu)秀的E射手與普通Q射手這兩位射手在MSE檢定中三軸的平均次數(shù)都很優(yōu)秀因此用他們來分析兩者的差異。

表1 動力鏈各肢段加速度值分析表

2.3根據(jù)開放式動力鏈由近端到遠端原則，分析的順序為左膝、右膝、腰部、左手肘、右手肘、左手腕、右手腕到手槍。以手腕Z軸值第一波高點為校正0點，分析如下。（1）左膝：反光球裝置于左大腿左前方接近左膝位置，利用紅外三維運動動作捕捉系統(tǒng)加速測量測其三軸加速度值，量測的數(shù)據(jù)經(jīng)截取后做成散布圖發(fā)現(xiàn)：①優(yōu)秀與普通射手在曲線中出現(xiàn)四波動最高點，第一、二波高點為雙腳在移動中所出現(xiàn)的波動，第三波動的值特別大代表正在出槍動作，最后一波為落地的動作；②優(yōu)秀射手在第三個波動明顯的特別大，有別于普通射手的第三次波動，顯示優(yōu)秀射手在瞬間用力時左膝的穩(wěn)定情況是優(yōu)于次優(yōu)秀射手；③優(yōu)秀射手與普通射手兩者最大加速度值分別為33.20m/s2、22.35m/s2時，從數(shù)據(jù)得知在瞬間出槍的時間是無差異而在加速度上優(yōu)秀射手比普通射手更佳。（2）右膝：感測器裝置于右大腿右前方接近右膝位置，利用紅外三維運動動作捕捉系統(tǒng)加速規(guī)則測其三軸加速度值，量測的數(shù)據(jù)所示。①優(yōu)秀射手與普通射手在三軸曲線，以Y軸為主要受力的方向，次要軸為X、Z軸，曲線中優(yōu)秀射手Y軸出現(xiàn)兩波高點時間為-114ms、12ms，普通射手時間為-191ms、-41ms。②從時間來看第一波高點可預(yù)測他移動所產(chǎn)生的波動，第二波高點是右膝受力的情況，可從加速度值來看出施力的大小。③其次要X、Y軸曲線分析，優(yōu)秀射手的X軸最大時間為-145ms，Z軸最大波動時間為-195ms；其次優(yōu)秀射手X軸最大波動的時間為-175ms，Z軸最大波動的時間為-245ms，比較之下兩軸的波動時間與加速度值都比次優(yōu)秀的優(yōu)異。④以曲線來看，優(yōu)秀射手的三軸波動曲線比較密集，代表瞬間出槍是右膝的反作用力比較長這樣才能維持整個重心轉(zhuǎn)移與身體的轉(zhuǎn)動；以優(yōu)秀射手三軸的曲線來看，第一波動的施力與第二波動的施力時間過長，可見右膝受力的力量中斷，使得力量削減，連帶各膝關(guān)節(jié)帶動力量轉(zhuǎn)移到身體上并傳導(dǎo)到槍上，因此左右膝關(guān)節(jié)的加速度是不可或缺。（3）腰部：感測器裝置要不右側(cè)位置，利用紅外三維運動動作捕捉系統(tǒng)加速規(guī)則來量測三軸加速度，優(yōu)秀與普通射手的曲線在腰部動作比較類似，普通射手Y軸第一波時間加速度值為31.68m/s2，優(yōu)秀射手第一波時間加速度值為18.95m/s2。從曲線發(fā)現(xiàn)，次優(yōu)秀在腰部發(fā)力的部位上有兩段波動，其表示次優(yōu)秀射手在腰部旋轉(zhuǎn)上分成兩段是發(fā)力不像優(yōu)秀射手在腰部旋轉(zhuǎn)的力量控制得很好，沒有太多浪費的動作。（4）左上臂：感測器裝置于左上臂接近左手肘位置，利用紅外三維運動動作捕捉系統(tǒng)來測量三軸加速度值，以曲線來看兩者的X軸為主要施力軸，明顯看出受力大小與三軸加速規(guī)的方向。兩者的差異于：①優(yōu)秀射手在三軸的曲線都往負方向為高點，從曲線看出優(yōu)秀射手在瞬間，左手肘X軸最大值為-18.65m/s2，明顯看出左手肘在雙手等腰式速射動作中是用來支撐手槍瞬間后坐力的穩(wěn)定性。②雖然普通射手X軸加速度值-167.60m/s2大于優(yōu)秀射手的-18.65m/s2，表示普通射手在出槍的過程中左手肘過于用力，會降低據(jù)槍的穩(wěn)定性。③在出槍時間上優(yōu)秀射手在113ms產(chǎn)生最大值，而普通射手在7ms中出現(xiàn)最大值，從時間來看普通射手瞬間出槍時間較晚，使得左手肘需要很大的力量來支撐，相反的優(yōu)秀射手出槍時間較早因而左手肘不需要過度的用力。（5）右上臂：感測器裝置于右上臂接近右手肘的位置，利用紅外三維運動動作捕捉系統(tǒng)來測量三軸加速度值，以數(shù)據(jù)來看兩者的X軸為主要施力軸，明顯看出受力大小與三軸加速規(guī)的方向。兩者的差異于：①優(yōu)秀射手曲線有2個波動，其第一波動時間為-70ms最大值為114.47m/s2，第二波動的時間為28ms，最大值為131.60m/s2。反觀，普通射手也有2個波動時間為-80ms、12ms，其最大值為145.87m/s2、277.19m/s2。②從曲線判斷Y、Z軸不是主要的施力軸向。③其優(yōu)秀射手與普通射手X軸波動來看，兩者的第一波的是瞬間出槍的瞬間，而第二波動是擊發(fā)后加速收槍動作的波動。④在雙手等腰式速射動作上右手肘不是最大受力部位，手肘是在控制手槍的穩(wěn)定與方向，從普通射手曲線數(shù)值大于優(yōu)秀射手可知，普通射手右手肘過于用力造成。（6）左前臂：反光球裝置于左上臂接近左手腕的位置，利用紅外三維運動動作捕捉系統(tǒng)測三軸加速度值，從數(shù)據(jù)來看，①優(yōu)秀射手的X軸時間為-12ms，Z軸時間為-12ms；普通射手X軸的時間為5ms。這2個軸是主要施力的方向軸。②優(yōu)秀射手與普通射手的X、Z軸有明顯區(qū)別，代表他們瞬間出槍是左手腕有向前發(fā)力，可是普通射手的加速度值較小。③普通射手左手腕瞬間發(fā)力時，過度的用力造成力量沒辦法傳到手槍上，也會影響其他各部位的表現(xiàn)。（7）右前臂：感測器裝置于右前臂接近右手腕的位置，利用紅外三維運動動作捕捉系統(tǒng)測三軸加速度值，值得注意的是優(yōu)秀射手第一波高點幾乎在校正0點（手掌Z值第一波高點）上，在優(yōu)秀射手Z軸向為0點123.89m/s2與普通射手Z軸為0點92.63m/s2。從0點來看幾乎沒有差異，差別在于Z軸加速度值的大小不同。如果我們從X軸向來看可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀射手的X軸第一波高點時間在1ms，加速度為271.37m/s2，普通射手X軸第一波高點時間在10ms，加速度為-179.67m/s2。從曲線得知，普通射手出槍時施力過早導(dǎo)致力量提前減弱，因而影響其他軸向的施力連帶影響各部位的表現(xiàn)。

3 結(jié) 論

3.1以各肢段三軸間，找出每一個肢段的第一波高點的受力時間，作為動作起始的時間，最大加速度值來分析優(yōu)秀與普通射手動力鏈（表1）。

3.2從動力鏈來看，以各肢段受力時間依序排列為左膝、右膝、右手肘、腰部、左手腕、右手腕、左手肘。以雙手等腰式速射姿勢的重心轉(zhuǎn)移來看，雙腳移動、快速支撐、重心由后往前移、瞬間出槍、往前加速、射擊、收槍，以它們兩者之間來看是無太大差異。

3.3從動力鏈曲線中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀射手右手腕、左手腕的X、Z軸的加速度大于普通射手；從三軸方向來看，普通射手在出槍瞬間手腕用力不足因而影響固定，而造成Z軸方向的受力波動過大，因而產(chǎn)生過多失誤。

3.4因為實驗對象都是經(jīng)過訓(xùn)練的射手，基本的技能都不錯，所以各肢段最大加速度差距不大。普通射手有時會過早或過度用力，如腰部、右手肘、左手肘加速度值都超過優(yōu)秀射手，但無法將力量確實傳遞在每一個肢段上，來帶動手槍向前的加速度。而優(yōu)秀射手在出槍時會運用身體的協(xié)調(diào)性，如手臂放松利用軀干的聯(lián)動帶動整個身體，控制出槍指向，來提升穩(wěn)定性與射擊精度。