本發(fā)明屬于體育活動檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能體育活動監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
體育活動對于保持健康的生活方式是重要的，并且是很多人的娛樂的源頭。技術(shù)已經(jīng)促進(jìn)了健身監(jiān)測設(shè)備的發(fā)展，所述設(shè)備能夠使用傳感器記錄有關(guān)個體在體育活動中的表現(xiàn)信息，并且左一些情況中提供關(guān)于個體表現(xiàn)的反饋。一些便攜式健身監(jiān)測設(shè)備使用連接至個體的身體的傳感器，而其他便攜式健身監(jiān)測設(shè)備依靠連接到體育設(shè)備的傳感器。這種傳感器能夠測量與個體的身體活動相關(guān)聯(lián)的各種物理或生理參數(shù)。許多現(xiàn)有的健身監(jiān)測設(shè)備不是便攜的，因此不適合在許多真實(shí)世界的競技或者培訓(xùn)賽事中提供監(jiān)測。即使是便攜式的，但由于往往過重，或者缺乏足夠的電池和處理能力，以至于不能在嚴(yán)格的競爭或訓(xùn)練條件下長時間使用?，F(xiàn)有的體育活動監(jiān)測方法和系統(tǒng)缺少多路信號采集裝置，身體特征出現(xiàn)異常信號時無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程提示報警，并且監(jiān)測方法復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種智能體育活動監(jiān)測系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種智能體育活動監(jiān)測系統(tǒng)，包括MCU核心處理器、運(yùn)動上衣、運(yùn)動手環(huán)和臂套，所述運(yùn)動上衣胸部設(shè)有心音傳感器，所述心音傳感器與MCU核心處理器電性連接，所述心音傳感器用于檢測心率的多少，所述運(yùn)動上衣設(shè)有溫度傳感器和汗液傳感器，所述溫度傳感器和汗液傳感器用來檢測運(yùn)動員的體溫狀況和汗液流淌情況，所述溫度傳感器和汗液傳感器分別與MCU核心處理器電性連接，所述運(yùn)動手環(huán)包括脈搏傳感器和位移傳感器，所述脈搏傳感器用于監(jiān)測運(yùn)動員的脈搏情況，所述位移傳感器用于監(jiān)測運(yùn)動員的步數(shù)和移動的情況，所述脈搏傳感器和位移傳感器均與MCU核心處理器電性連接，所述臂套上設(shè)有血壓傳感器，所述血壓傳感器用于監(jiān)測運(yùn)動員血壓的大小，所述血壓傳感器與MCU核心處理器電性連接，所述MCU核心處理器與數(shù)據(jù)存儲模塊連接，所述數(shù)據(jù)存儲模塊連接用于將傳感器所測得數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，所述MCU核心處理器與數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于處理傳感器信號的數(shù)據(jù)，所述MCU核心處理器通過無線傳輸模塊與監(jiān)測終端連接，所述監(jiān)測終端上設(shè)有報警模塊，所述報警模塊用于對監(jiān)測終端使用者進(jìn)行報警。
優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)存儲模塊為保密性數(shù)據(jù)存儲器，防止信息泄露。
優(yōu)選的，所述無線傳輸模塊包括藍(lán)牙傳輸、GPRS傳輸、GSM傳輸。
優(yōu)選的，所述MCU核心處理器與GPS定位模塊連接，所述GPS定位模塊用于定位運(yùn)動員所處的方位，便于尋找。
優(yōu)選的，所述MCU核心處理器設(shè)置有信號盲源分離模塊，所述信號盲源分離模塊的信號盲源分離方法包括以下步驟：
步驟一，利用含有M個陣元的陣列天線接收來自多個同步正交跳頻電臺的跳頻信號，對每一路接收信號進(jìn)行采樣，得到采樣后的M路離散時域混合信號
步驟二，對M路離散時域混合信號進(jìn)行重疊加窗短時傅里葉變換，得到M個混合信號的時頻域矩陣(p，q)表示時頻索引，具體的時頻值為這里Nfft表示FFT變換的長度，p表示加窗次數(shù)，Ts表示采樣間隔，fs表示采樣頻率，C為整數(shù)，表示短時傅里葉變換加窗間隔的采樣點(diǎn)數(shù)，C＜Nfft，且Kx＝Nfft/C為整數(shù)，也就是說采用的是重疊加窗的短時傅里葉變換，p＝0，1，…，P-1，q＝0，1，…，Nfft-1，其中P表示總的窗數(shù)，Nfft表示FFT變換長度；
步驟三，對步驟二中得到的跳頻混合信號時頻域矩陣進(jìn)行預(yù)處理；對進(jìn)行去低能量預(yù)處理，即在每一采樣時刻p，將幅值小于門限ε的值置0，得到門限ε的設(shè)定可根據(jù)接收信號的平均能量來確定；找出p時刻(p＝0，1，2，…P-1)非零的時頻域數(shù)據(jù)，用表示，其中表示p時刻時頻響應(yīng)非0時對應(yīng)的頻率索引，對這些非零數(shù)據(jù)歸一化預(yù)處理，得到預(yù)處理后的向量b(p，q)＝[b1(p，q)，b2(p，q)，…，bM(p，q)]T，其中
步驟四，利用聚類算法估計每一跳的跳變時刻以及各跳對應(yīng)的歸一化的混合矩陣列向量、跳頻頻率；在p(p＝0，1，2，...P-1)時刻，對表示的頻率值進(jìn)行聚類，得到的聚類中心個數(shù)表示p時刻存在的載頻個數(shù)，個聚類中心則表示載頻的大小，分別用表示；對每一采樣時刻p(p＝0，1，2，...P-1)，利用聚類算法對進(jìn)行聚類，同樣可得到個聚類中心，用表示；對所有求均值并取整，得到源信號個數(shù)的估計即
找出的時刻，用ph表示，對每一段連續(xù)取值的ph求中值，用表示第l段相連ph的中值，則表示第l個頻率跳變時刻的估計；根據(jù)估計得到的以及估計得到的頻率跳變時刻估計出每一跳對應(yīng)的個混合矩陣列向量具體公式為：
這里表示第l跳對應(yīng)的個混合矩陣列向量估計值；估計每一跳對應(yīng)的載頻頻率，用表示第l跳對應(yīng)的個頻率估計值，計算公式如下：
步驟五，根據(jù)步驟四估計得到的歸一化混合矩陣列向量估計時頻域跳頻源信號；
步驟六，對不同跳頻點(diǎn)之間的時頻域跳頻源信號進(jìn)行拼接；估計第l跳對應(yīng)的個入射角度，用表示第l跳第n個源信號對應(yīng)的入射角度，的計算公式如下：
表示第l跳估計得到的第n個混合矩陣列向量的第m個元素，c表示光速，即vc＝3×108米/秒；判斷第l(l＝2，3，...)跳估計的源信號與第一跳估計的源信號之間的對應(yīng)關(guān)系，判斷公式如下：
其中mn(l)表示第l跳估計的第mn(l)個信號與第一跳估計的第n個信號屬于同一個源信號；將不同跳頻點(diǎn)估計到的屬于同一個源信號的信號拼接在一起，作為最終的時頻域源信號估計，用Yn(p，q)表示第n個源信號在時頻點(diǎn)(p，q)上的時頻域估計值，p＝0，1，2，....，P，q＝0，1，2，...，Nfft-1，即
步驟七，根據(jù)源信號時頻域估計值，恢復(fù)時域跳頻源信號。
優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)置有信號能量檢測模塊，所述信號能量檢測模塊的信號能量檢測方法包括：
第一步，將Reived_V1或Reived_V2中的射頻或中頻采樣信號進(jìn)行NFFT點(diǎn)數(shù)的FFT運(yùn)算，然后求模運(yùn)算，將其中的前NFFT/2個點(diǎn)存入VectorF中，VectorF中保存了信號x2的幅度譜；
第二步，將分析帶寬Bs分為N塊相等的Block，N＝3，4，.....，每一個Block要進(jìn)行運(yùn)算的帶寬為Bs/N，設(shè)要分析帶寬Bs的最低頻率為FL，這里FL＝0，則塊nBlock，n＝1...N，所對應(yīng)的頻率區(qū)間范圍分別是[FL+(n-1)Bs/N，F(xiàn)L+(n)Bs/N]，將VectorF中對應(yīng)的頻段的頻率點(diǎn)分配給每個block，其中nBlock分得的VectorF點(diǎn)范圍是[Sn，Sn+kn]，其中表示每段分得的頻率點(diǎn)的個數(shù)，而表示的是起始點(diǎn)，fs是信號采樣頻率，round(*)表示四舍五入運(yùn)算；
第三步，對每個Block求其頻譜的能量∑||2，得到E(n)，n＝1...N；
第四步，對向量E求平均值
第五步，求得向量E的方差和
第六步，更新標(biāo)志位flag，flag＝0，表示前一次檢測結(jié)果為無信號，此種條件下，只有當(dāng)σsum＞K2時判定為當(dāng)前檢測到信號，flag變?yōu)?；當(dāng)flag＝1，表示前一次檢測結(jié)果為有信號，此種條件下，只有當(dāng)σsum＜K1時判定為當(dāng)前未檢測到信號，flag變?yōu)?，K1和K2為門限值，由理論仿真配合經(jīng)驗(yàn)值給出，K2＞K1；
第七步，根據(jù)標(biāo)志位控制后續(xù)解調(diào)線程等是否開啟：flag＝1，開啟后續(xù)解調(diào)線程等，否則關(guān)閉后續(xù)解調(diào)線程。
本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：該智能體育活動監(jiān)測系統(tǒng)，通過心音傳感器可以檢測心率，通過溫度傳感器和汗液傳感器可以檢測運(yùn)動員的體溫狀況和汗液流淌情況，通過脈搏傳感器可以監(jiān)測運(yùn)動員的脈搏情況，通過位移傳感器可以監(jiān)測運(yùn)動員的步數(shù)和移動的情況，通過報警模塊，一旦運(yùn)動員身體出現(xiàn)異常，可以對監(jiān)測終端使用者進(jìn)行報警，采用保密性數(shù)據(jù)存儲器可以防止信息泄露，該發(fā)明，結(jié)構(gòu)簡單，穿戴方便，適合各類人群，所檢測的項目全面，提高了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性，能夠很好地監(jiān)測運(yùn)動員體育活動的情況。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的智能體育活動監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明提供了如圖1所示的一種智能體育活動監(jiān)測系統(tǒng)，包括MCU核心處理器、運(yùn)動上衣、運(yùn)動手環(huán)和臂套，所述運(yùn)動上衣胸部設(shè)有心音傳感器，所述心音傳感器與MCU核心處理器電性連接，所述心音傳感器用于檢測心率的多少，所述運(yùn)動上衣設(shè)有溫度傳感器和汗液傳感器，所述溫度傳感器和汗液傳感器用來檢測運(yùn)動員的體溫狀況和汗液流淌情況，所述溫度傳感器和汗液傳感器分別與MCU核心處理器電性連接，所述運(yùn)動手環(huán)包括脈搏傳感器和位移傳感器，所述脈搏傳感器用于監(jiān)測運(yùn)動員的脈搏情況，所述位移傳感器用于監(jiān)測運(yùn)動員的步數(shù)和移動的情況，所述脈搏傳感器和位移傳感器均與MCU核心處理器電性連接，所述臂套上設(shè)有血壓傳感器，所述血壓傳感器用于監(jiān)測運(yùn)動員血壓的大小，所述血壓傳感器與MCU核心處理器電性連接，所述MCU核心處理器與數(shù)據(jù)存儲模塊連接，所述數(shù)據(jù)存儲模塊連接用于將傳感器所測得數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，所述MCU核心處理器與數(shù)據(jù)處理模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于處理傳感器信號的數(shù)據(jù)，所述MCU核心處理器通過無線傳輸模塊與監(jiān)測終端連接，所述監(jiān)測終端上設(shè)有報警模塊，所述報警模塊用于對監(jiān)測終端使用者進(jìn)行報警。
進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)存儲模塊為保密性數(shù)據(jù)存儲器，防止信息泄露。
進(jìn)一步地，所述無線傳輸模塊包括藍(lán)牙傳輸、GPRS傳輸、GSM傳輸。
進(jìn)一步地，所述MCU核心處理器與GPS定位模塊連接，所述GPS定位模塊用于定位運(yùn)動員所處的方位，便于尋找。
優(yōu)選的，所述MCU核心處理器設(shè)置有信號盲源分離模塊，所述信號盲源分離模塊的信號盲源分離方法包括以下步驟：
步驟一，利用含有M個陣元的陣列天線接收來自多個同步正交跳頻電臺的跳頻信號，對每一路接收信號進(jìn)行采樣，得到采樣后的M路離散時域混合信號
步驟二，對M路離散時域混合信號進(jìn)行重疊加窗短時傅里葉變換，得到M個混合信號的時頻域矩陣(p，q)表示時頻索引，具體的時頻值為這里Nfft表示FFT變換的長度，p表示加窗次數(shù)，Ts表示采樣間隔，fs表示采樣頻率，C為整數(shù)，表示短時傅里葉變換加窗間隔的采樣點(diǎn)數(shù)，C＜Nfft，且Kc＝Nfft/C為整數(shù)，也就是說采用的是重疊加窗的短時傅里葉變換，p＝0，1，…，P-1，q＝0，1，…，Nfft-1，其中P表示總的窗數(shù)，Nfft表示FFT變換長度；
步驟三，對步驟二中得到的跳頻混合信號時頻域矩陣進(jìn)行預(yù)處理；對進(jìn)行去低能量預(yù)處理，即在每一采樣時刻p，將幅值小于門限ε的值置0，得到門限ε的設(shè)定可根據(jù)接收信號的平均能量來確定；找出p時刻(p＝0，1，2，…P-1)非零的時頻域數(shù)據(jù)，用表示，其中表示p時刻時頻響應(yīng)非0時對應(yīng)的頻率索引，對這些非零數(shù)據(jù)歸一化預(yù)處理，得到預(yù)處理后的向量b(p，q)＝[b1(p，q)，b2(p，q)，…，bM(p，q)]T，其中
步驟四，利用聚類算法估計每一跳的跳變時刻以及各跳對應(yīng)的歸一化的混合矩陣列向量、跳頻頻率；在p(p＝0，1，2，...P-1)時刻，對表示的頻率值進(jìn)行聚類，得到的聚類中心個數(shù)表示p時刻存在的載頻個數(shù)，個聚類中心則表示載頻的大小，分別用表示；對每一采樣時刻p(p＝0，1，2，...P-1)，利用聚類算法對進(jìn)行聚類，同樣可得到個聚類中心，用表示；對所有求均值并取整，得到源信號個數(shù)的估計即
找出的時刻，用ph表示，對每一段連續(xù)取值的ph求中值，用表示第l段相連ph的中值，則表示第l個頻率跳變時刻的估計；根據(jù)估計得到的以及估計得到的頻率跳變時刻估計出每一跳對應(yīng)的個混合矩陣列向量具體公式為：
這里表示第l跳對應(yīng)的個混合矩陣列向量估計值；估計每一跳對應(yīng)的載頻頻率，用表示第l跳對應(yīng)的個頻率估計值，計算公式如下：
步驟五，根據(jù)步驟四估計得到的歸一化混合矩陣列向量估計時頻域跳頻源信號；
步驟六，對不同跳頻點(diǎn)之間的時頻域跳頻源信號進(jìn)行拼接；估計第l跳對應(yīng)的個入射角度，用表示第l跳第n個源信號對應(yīng)的入射角度，的計算公式如下：
表示第l跳估計得到的第n個混合矩陣列向量的第m個元素，c表示光速，即vc＝3×108米/秒；判斷第l(l＝2，3，...)跳估計的源信號與第一跳估計的源信號之間的對應(yīng)關(guān)系，判斷公式加下：
其中mn(l)表示第l跳估計的第mn(l)個信號與第一跳估計的第n個信號屬于同一個源信號；將不同跳頻點(diǎn)估計到的屬于同一個源信號的信號拼接在一起，作為最終的時頻域源信號估計，用Yn(p，q)表示第n個源信號在時頻點(diǎn)(p，q)上的時頻域估計值，p＝0，1，2，....，P，q＝0，1，2，...，Vfft-1，即
步驟七，根據(jù)源信號時頻域估計值，恢復(fù)時域跳頻源信號。
優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)置有信號能量檢測模塊，所述信號能量檢測模塊的信號能量檢測方法包括：
第一步，將Reived_V1或Reived_V2中的射頻或中頻采樣信號進(jìn)行NFFT點(diǎn)數(shù)的FFT運(yùn)算，然后求模運(yùn)算，將其中的前NFFT/2個點(diǎn)存入VectorF中，VectorF中保存了信號x2的幅度譜；
第二步，將分析帶寬Bs分為N塊相等的Block，N＝3，4，.....，每一個Block要進(jìn)行運(yùn)算的帶寬為Bs/N，設(shè)要分析帶寬Bs的最低頻率為FL，這里FL＝0，則塊nBlock，n＝1...N，所對應(yīng)的頻率區(qū)間范圍分別是[FL+(n-1)Bs/N，F(xiàn)L+(n)Bs/N]，將VectorF中對應(yīng)的頻段的頻率點(diǎn)分配給每個block，其中nBlock分得的VectorF點(diǎn)范圍是[Sn，Sn+kn]，其中表示每段分得的頻率點(diǎn)的個數(shù)，而表示的是起始點(diǎn)，fs是信號采樣頻率，round(*)表示四舍五入運(yùn)算；
第三步，對每個Block求其頻譜的能量∑||2，得到E(n)，n＝1...N；
第四步，對向量E求平均值
第五步，求得向量E的方差和
第六步，更新標(biāo)志位flag，flag＝0，表示前一次檢測結(jié)果為無信號，此種條件下，只有當(dāng)σsum＞K2時判定為當(dāng)前檢測到信號，flag變?yōu)?；當(dāng)flag＝l，表示前一次檢測結(jié)果為有信號，此種條件下，只有當(dāng)σsum＜K1時判定為當(dāng)前未檢測到信號，flag變?yōu)?，K1和K2為門限值，由理論仿真配合經(jīng)驗(yàn)值給出，K2＞K1；
第七步，根據(jù)標(biāo)志位控制后續(xù)解調(diào)線程等是否開啟：flag＝1，開啟后續(xù)解調(diào)線程等，否則關(guān)閉后續(xù)解調(diào)線程。
該智能體育活動監(jiān)測系統(tǒng)，通過心音傳感器可以檢測心率，通過溫度傳感器和汗液傳感器可以檢測運(yùn)動員的體溫狀況和汗液流淌情況，通過脈搏傳感器可以監(jiān)測運(yùn)動員的脈搏情況，通過位移傳感器可以監(jiān)測運(yùn)動員的步數(shù)和移動的情況，通過報警模塊，一旦運(yùn)動員身體出現(xiàn)異常，可以對監(jiān)測終端使用者進(jìn)行報警，采用保密性數(shù)據(jù)存儲器可以防止信息泄露，該發(fā)明，結(jié)構(gòu)簡單，穿戴方便，適合各類人群，所檢測的項目全面，提高了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性，能夠很好地監(jiān)測運(yùn)動員體育活動的情況。
最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。