Dans le monde du sport professionnel d’aujourd’hui, les managers donnent la priorité à la prise de décision basée sur les données, parallèlement à la formation et au coaching traditionnels. Les capteurs de surveillance des athlètes sont à l’avant-garde de cette révolution. Les capteurs contribuent à la prévention des blessures, à la gestion de la récupération, à l’évaluation de la santé, à l’évaluation et à l’optimisation des performances.
Cet article explore les différents types de capteurs utilisés dans les dispositifs de surveillance des athlètes qui permettent aux entraîneurs, aux athlètes et aux soigneurs de maximiser les performances d’un athlète.
Les accéléromètres maximisent les performances et identifient les blessures
Presque tous les types de capteurs de mouvement utilisent des accéléromètres. Dans le sport, les accéléromètres sont utilisés dans les appareils d’unité de surveillance inertielle (IMU) pour aider à quantifier l’état de préparation, la réactivité et la fatigue des athlètes. Les appareils IMU peuvent révéler des mouvements discrets, fournissant ainsi une analyse biomécanique dans des activités telles que la course, le vélo, la natation ou le suivi des pas.
Par exemple, au début d’une séance d’entraînement de course à pied, un accéléromètre peut surveiller la foulée d’un coureur et le contrôle de son corps tout au long d’une seule foulée. Une augmentation des charges d’inertie pendant une foulée peut indiquer le niveau de fatigue d’un athlète pendant la course. Un logiciel sophistiqué est combiné à des accéléromètres pour établir des modèles d’entraînement à l’aide des données des athlètes et fournir des régimes d’entraînement optimisés.
Les accéléromètres de surveillance des athlètes comme l’ADXL362 utilisent généralement des taux d’échantillonnage en kHz pour fournir des données de haute précision et fonctionnent avec une faible consommation d’énergie pour maximiser la durée de vie de la batterie.
Des accéléromètres sont également placés à l’intérieur des casques pour détecter les impacts importants et prévoir les blessures. Dans la Ligue nationale de football (NFL), les systèmes de protège-dents utilisent des accéléromètres pour collecter les données cinématiques de la tête de chaque joueur. Ces données révèlent à quelle vitesse et dans quelle direction la tête d’un joueur bouge pendant l’impact, aidant ainsi à détecter les commotions cérébrales et à surveiller les données d’impact au fil du temps. Les ingénieurs de la NFL peuvent également utiliser ces données pour analyser les impacts subis position par position et travailler avec les fabricants de casques pour créer une protection de la tête spécifique à la position afin de mieux se protéger contre différents types d’impact.
Suivi GPS/GNSS de la vitesse et de la distance des athlètes
Alors que les accéléromètres suivent le nombre de pas, les capteurs de mouvement GPS/GNSS sont le meilleur moyen de suivre la distance parcourue et l’altitude des athlètes. Les capteurs GPS et GNSS sont des trackers d’activité courants pour les sports professionnels et amateurs, portés sur le corps ou avec un équipement spécialisé. Les trackers d’activité populaires tels que les montres Garmin, Fitbit et Apple sont portés au poignet d’un athlète et utilisent des capteurs GPS/GNSS pour suivre la vitesse, la distance parcourue et l’altitude de l’athlète.
D’autres appareils, tels que les appareils de cyclisme Garmin, peuvent être « portés » sur le guidon d’un vélo pour aider le cycliste à naviguer, suivre sa vitesse et fournir des informations sur le suivi de ses performances à l’aide de capteurs GPS. En suivant la vitesse, l’inclinaison et la distance, les informations sur l’endurance et la puissance du cycliste aident à calculer la charge d’entraînement optimale et les performances en temps réel.
Les récepteurs GPS et GNSS capables de fonctionner à faible consommation, tels que le TESEO-LIV3R, sont courants dans les appareils de surveillance des athlètes. En règle générale, les récepteurs GPS sont les capteurs les plus gourmands en énergie dans un appareil de surveillance des athlètes.
Capteurs de fréquence cardiaque
Le capteur de surveillance de la fréquence cardiaque est peut-être le capteur le plus important pour fournir des statistiques de performances individualisées. Les moniteurs de fréquence cardiaque optiques sont les moniteurs de fréquence cardiaque les plus couramment utilisés dans les appareils portables de surveillance des athlètes. La surveillance optique de la fréquence cardiaque (HRM), également connue sous le nom de photopléthysmographie (PPG), est une technologie complexe, mais désormais courante, dans les montres-bracelets et les appareils portables de poitrine.
Les moniteurs de fréquence cardiaque surveillent l’intensité de l’exercice et peuvent calculer les zones d’intensité de la fréquence cardiaque, la variabilité de la fréquence cardiaque, la dépense calorique, l’efficacité cardiaque et la charge globale d’entraînement. Lorsqu’elles sont associées à d’autres données de capteur telles que la distance, l’inclinaison et la vitesse, les données de fréquence cardiaque peuvent aider à déterminer l’état global de l’entraînement et à suivre les performances de l’athlète au fil du temps.
Le football professionnel offre un exemple populaire de cette combinaison. Les joueurs portent un moniteur de fréquence cardiaque et tracker GPS STATSports, approuvé par la FIFA, pendant l’entraînement et les jeux. Ces données aident les managers à optimiser la charge d’entraînement et la santé des joueurs pendant le match en suivant l’intensité des exercices de chaque athlète et l’effort global de l’équipe. Des dispositifs optiques HRM, tels que ceux de la série Si117x/8x, peuvent être portés en contact direct avec la peau et ils constituent une méthode non invasive de détection du pouls d’un utilisateur.
Moniteurs d’oxygène dans le sang et capteurs de lactate
Tout comme un moniteur de fréquence cardiaque, les capteurs d’oxygène dans le sang et de lactate peuvent fournir des informations détaillées sur les performances d’un athlète au fil du temps. Cette information est particulièrement précieuse dans les sports d’endurance comme la course à pied et le cyclisme, où les athlètes peuvent s’entraîner pendant plusieurs heures sans pause.
L’oxygène est essentiel à la respiration cellulaire, c’est-à-dire à la manière dont les athlètes s’entraînent au niveau cellulaire. La surveillance des niveaux de saturation en oxygène du sang chez les athlètes est essentielle pour les athlètes d’endurance, en particulier ceux qui s’entraînent à haute altitude où l’oxygène est plus rare. Si les niveaux d’oxygène d’un athlète chutent trop bas, les niveaux de lactate dans le sang peuvent augmenter, diminuant ainsi l’efficacité de son entraînement ou nuisant à ses performances en compétition.
Les capteurs de lactate sanguin nécessitent historiquement un échantillon de sang par piqûre au doigt. Cependant, les moniteurs portables non invasifs mesurant les niveaux de lactate dans la sueur gagnent en popularité, malgré l’incertitude concernant les corrélations entre les niveaux de lactate dans la sueur et dans le sang. Le seuil lactique d’un athlète est le point auquel le lactate commence à s’accumuler dans le sang, ce qui indique un surmenage qui réduit les performances. Pour maximiser l’entraînement et les performances, les athlètes peuvent utiliser des moniteurs continus de lactate sanguin afin d’optimiser leur charge d’entraînement. S’ils s’entraînent de manière trop intense, ils peuvent diminuer leur charge pour faire de l’exercice plus longtemps.
Capteurs environnementaux : capteurs de température, d’humidité et d’altitude
Les capteurs environnementaux permettent de créer des modèles de performance des athlètes afin d’adapter les programmes d’entraînement. Par exemple, l’entraînement dans des environnements chauds et humides amène le corps à détourner l’oxygène des muscles qui travaillent pour aider à maintenir le corps au frais, ce qui réduit les performances. À des températures plus élevées, certains coureurs professionnels peuvent réduire leur rythme de plus de 10 % pour compenser la baisse de l’apport d’oxygène musculaire. Il en va de même pour des altitudes plus élevées en raison d’une diminution globale de la disponibilité en oxygène.
Cependant, les athlètes s’entraînent souvent intentionnellement dans la chaleur et en altitude pour augmenter les protéines de choc thermique et produire plus de volume de plasma sanguin, permettant ainsi au corps humain de continuer à s’entraîner tout en évacuant la chaleur plus efficacement. Cette efficacité en oxygène dans le sang peut être estimée via des modèles de performances lorsqu’ils sont combinés avec le suivi des performances (telles que la vitesse et la fréquence cardiaque) et les données environnementales. Par exemple, les montres intelligentes Garmin suivent le VO2 Max (efficacité de l’utilisation de l’oxygène) et l’acclimatation à la chaleur des athlètes pour les aider à optimiser leur charge d’entraînement et de récupération.
Des capteurs de température, d’humidité et de pression tels que le capteur BME280 doivent être petits et économes en énergie pour convenir aux appareils portables alimentés par batterie. Dans certains cas, comme pour le Garmin Fenix 6X Pro, le capteur de température est probablement intégré au MCU, ce qui réduit les exigences en termes de format.
Des capteurs suivent l’avenir de l’athlétisme
La technologie avancée des capteurs dans le sport ouvre la voie à la réussite des équipes et des athlètes individuels. Les capteurs de surveillance des athlètes sont des outils extrêmement précieux qui permettent de prévenir les blessures et d’améliorer les performances. Associés à des logiciels, des données et des connaissances humaines, les capteurs offrent un avantage concurrentiel dans presque tous les sports.
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