專利名稱：一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人體運(yùn)動(dòng)測(cè)量及健康管理，尤其涉及一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)裝置及其方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代社會(huì)中，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和生活設(shè)施的自動(dòng)化程度的提高，人類的生產(chǎn)和生活方式正在發(fā)生深刻改變，由于人們的體力活動(dòng)明顯減少，導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)不足、攝入能量過(guò)剩成為了普遍存在的社會(huì)問(wèn)題之一。身體活動(dòng)作為人類行為的一個(gè)重要部分，與人類的健康息息相關(guān)。醫(yī)學(xué)研究表明，能量代謝失衡是肥胖癥、高血壓、糖尿病、 心臟病、腦卒中等慢性非傳染性疾病的重要誘因，保持能量平衡是防治代謝性疾病的關(guān)鍵。人們?cè)谌粘Ｉ钪?，要進(jìn)行各種活動(dòng)，在活動(dòng)過(guò)程中，針對(duì)不同的人群，要對(duì)應(yīng)不同的運(yùn)動(dòng)量，進(jìn)行健康管理。人類的體力活動(dòng)，尤其是在有計(jì)劃的健身運(yùn)動(dòng)中，走、跑和走跑相間等步行運(yùn)動(dòng)占據(jù)至關(guān)重要的位置，而步行和跑步是既有益健康又非常普遍的體力活動(dòng)。對(duì)步行運(yùn)動(dòng)的速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，是指導(dǎo)科學(xué)健身、維持?jǐn)z入-消耗能量平衡的基本前提。同樣，在體育訓(xùn)練中，為使運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效果達(dá)到最好，也需要對(duì)其速度進(jìn)行測(cè)定。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)裝置及其方法。本發(fā)明產(chǎn)品的技術(shù)方案是該裝置包括外殼、加速度信號(hào)采集模塊、信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊、計(jì)時(shí)模塊、計(jì)算機(jī)通信接口、電源和按鍵裝置，所述電源與加速度信號(hào)采集模塊和信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊連通，加速度信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、 計(jì)算機(jī)通信接口分別與信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊連通，信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊連通至液晶顯示模塊， 所述按鍵裝置連通至信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊，所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)預(yù)置有速度模型。所述的加速度信號(hào)采集模塊由三軸加速度傳感器和加速度信號(hào)采集電路組成。所述的電源是紐扣電池，提供3V電壓。本發(fā)明方法的技術(shù)方案是包括下述步驟1)通過(guò)按鍵裝置將使用者的個(gè)人信息如身高、體重、年齡、性別輸入到本裝置中， 該裝置可配備在人體腰部或頸部或上衣口袋或挎包內(nèi)；2)加速度信號(hào)采集模塊的三軸加速度傳感器和加速度信號(hào)采集電路可從配備裝置的人體運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的加速度值來(lái)提取人體步態(tài)特征，檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)步頻X，加速度最大值 Amax，Z向加速度均值A(chǔ)zavk,根據(jù)這三個(gè)值構(gòu)建速度模型y，y = (χ-145) +m(Amax_a) +η (AzAVE-b)， 其中a、b為動(dòng)態(tài)閥值，m、η為回歸方程系數(shù)；3)采集到的信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)實(shí)時(shí)處理模塊中，結(jié)合計(jì)時(shí)模塊產(chǎn)生的時(shí)間窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，由信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊將采集到的速度模型y與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)預(yù)置的速度模型K進(jìn)行模式識(shí)別，不同運(yùn)動(dòng)模式對(duì)應(yīng)不同的速度模型公式，若y < K，則判定為行走模式，若y > K，則判定為跑步模式，其中，K為設(shè)定常數(shù)，兩種模式有相應(yīng)的速度公式，根據(jù)速度公式即可求得速度，即可對(duì)行走與跑步模式分別進(jìn)行速度預(yù)測(cè)；4)實(shí)時(shí)處理模塊將得出的速度數(shù)值發(fā)送給液晶顯示模塊，或?qū)⑺俣葦?shù)值通過(guò)計(jì)算機(jī)通信接口發(fā)送給上位機(jī)。本發(fā)明能夠自動(dòng)識(shí)別步行與跑步運(yùn)動(dòng)模式，分別得出步行與跑步模式下的速度， 不需要手工進(jìn)行行走與跑步模式的選擇，而且在使用時(shí)只需要輸入身高、體重、年齡、性別等個(gè)人信息，不需要輸入步幅信息，簡(jiǎn)化了操作，不同的速度模型自動(dòng)識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式對(duì)應(yīng)不同的速度公式，根據(jù)速度公式即可對(duì)行走與跑步模式分別進(jìn)行速度預(yù)測(cè)，提高了速度的預(yù)測(cè)精度。


圖1是本發(fā)明裝置各功能機(jī)構(gòu)的示意圖。圖中1是電源，2是按鍵裝置，3是三軸加速度傳感器，4是加速度信號(hào)采集電路，5 是信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊，6是計(jì)時(shí)模塊，7是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，8是液晶顯示模塊，9是計(jì)算機(jī)通信接口。圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理流程圖。圖3是本發(fā)明裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中2是按鍵裝置，8是液晶顯示模塊，9是計(jì)算機(jī)通信接口，10是外殼。
具體實(shí)施例方式一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)裝置，該裝置包括外殼10、加速度信號(hào)采集模塊、信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊5、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊7、液晶顯示模塊8、計(jì)時(shí)模塊6、計(jì)算機(jī)通信接口 9、電源1和按鍵裝置2，所述電源1與加速度信號(hào)采集模塊和信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊5連通，加速度信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊7、計(jì)算機(jī)通信接口 9分別與信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊5連通，信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊5連通至液晶顯示模塊8，所述按鍵裝置2連通至信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊 5，所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊7內(nèi)預(yù)置有速度模型。所述的加速度信號(hào)采集模塊由三軸加速度傳感器3和加速度信號(hào)采集電路4組成，所述的電源1是紐扣電池，提供3V電壓。一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)方法，包括下述步驟1)通過(guò)按鍵裝置2將使用者的個(gè)人信息如身高、體重、年齡、性別輸入到本裝置中，該裝置可配備在人體腰部或頸部或上衣口袋或挎包內(nèi)；2)加速度信號(hào)采集模塊的三軸加速度傳感器3和加速度信號(hào)采集電路4可從配備裝置的人體運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的加速度值來(lái)提取人體步態(tài)特征，檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)步頻X，加速度最大值 Amaz，Z向加速度均值A(chǔ)zavk,根據(jù)這三個(gè)值構(gòu)建速度模型y，y = (χ-145) +m(Amax_a) +η (AzAVE-b)， 其中a、b為動(dòng)態(tài)閥值，m、η為回歸方程系數(shù)；3)采集到的信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)實(shí)時(shí)處理5模塊中，結(jié)合計(jì)時(shí)模塊6產(chǎn)生的時(shí)間窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，由信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊5將采集到的速度模型y與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊7內(nèi)預(yù)置的速度模型K進(jìn)行模式識(shí)別，不同運(yùn)動(dòng)模式對(duì)應(yīng)不同的速度模型公式，若K，則判定為行走模式，若y > K，則判定為跑步模式，其中，K為設(shè)定常數(shù)，兩種模式有相應(yīng)的速度公式，根據(jù)速度公式即可求得速度，即可對(duì)行走與跑步模式分別進(jìn)行速度預(yù)測(cè)； 4)實(shí)時(shí)處理模塊5將得出的速度數(shù)值發(fā)送給液晶顯示模塊8，或?qū)⑺俣葦?shù)值通過(guò)
計(jì)算機(jī)通信接口 9發(fā)送給上位機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)裝置，該裝置包括外殼、加速度信號(hào)采集模塊、信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊、計(jì)時(shí)模塊、計(jì)算機(jī)通信接口、電源和按鍵裝置，其特征在于所述電源與加速度信號(hào)采集模塊和信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊連通，加速度信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、計(jì)算機(jī)通信接口分別與信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊連通，信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊連通至液晶顯示模塊，所述按鍵裝置連通至信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊，所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)預(yù)置有速度模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)裝置，其特征在于所述的加速度信號(hào)采集模塊由三軸加速度傳感器和加速度信號(hào)采集電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)裝置，其特征在于所述的電源是紐扣電池，提供3V電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)裝置，其特征在于該裝置可配備在人體腰部或頸部或上衣口袋或挎包內(nèi)。
5.一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)方法，其特征在于，包括下述步驟1)通過(guò)按鍵裝置將使用者的個(gè)人信息如身高、體重、年齡、性別輸入到本裝置中，該裝置可配備在人體腰部或頸部或上衣口袋或挎包內(nèi)；2)加速度信號(hào)采集模塊的三軸加速度傳感器和加速度信號(hào)采集電路可從配備裝置的人體運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的加速度值來(lái)提取人體步態(tài)特征，檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)步頻X，加速度最大值A(chǔ)max，Z 向加速度均值K隱’根據(jù)這三個(gè)值構(gòu)建速度模型y，y = (x-145) +m (Afflax-a) +η (AzAVE-b)，其中 a、b為動(dòng)態(tài)閥值，m、η為回歸方程系數(shù)；3)采集到的信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)實(shí)時(shí)處理模塊中，結(jié)合計(jì)時(shí)模塊產(chǎn)生的時(shí)間窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，由信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊將采集到的速度模型y與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)預(yù)置的速度模型K進(jìn)行模式識(shí)別，不同運(yùn)動(dòng)模式對(duì)應(yīng)不同的速度模型公式，若y ^ K，則判定為行走模式， 若y > K，則判定為跑步模式，其中，K為設(shè)定常數(shù)，兩種模式有相應(yīng)的速度公式，根據(jù)速度公式即可求得速度，即可對(duì)行走與跑步模式分別進(jìn)行速度預(yù)測(cè)；4)實(shí)時(shí)處理模塊將得出的速度數(shù)值發(fā)送給液晶顯示模塊，或?qū)⑺俣葦?shù)值通過(guò)計(jì)算機(jī)通信接口發(fā)送給上位機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測(cè)裝置及其方法。該裝置包括外殼、加速度信號(hào)采集模塊、信號(hào)實(shí)時(shí)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、液晶顯示模塊、計(jì)時(shí)模塊、計(jì)算機(jī)通信接口、電源和按鍵裝置，所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊內(nèi)預(yù)置有速度模型。本發(fā)明能夠自動(dòng)識(shí)別步行與跑步運(yùn)動(dòng)模式，分別得出步行與跑步模式下的速度，不需要手工進(jìn)行行走與跑步模式的選擇，而且在使用時(shí)只需要輸入身高、體重、年齡、性別等個(gè)人信息，不需要輸入步幅信息，簡(jiǎn)化了操作，不同的速度模型自動(dòng)識(shí)別運(yùn)動(dòng)模式對(duì)應(yīng)不同的速度公式，根據(jù)速度公式即可對(duì)行走與跑步模式分別進(jìn)行速度預(yù)測(cè)，提高了速度的預(yù)測(cè)精度。
文檔編號(hào)G01P3/00GK102243248SQ20111008867
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者楊媛如, 賴順德 申請(qǐng)人:可瑞爾科技(揚(yáng)州)有限公司