專利名稱：一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人體運(yùn)動測量及健康管理，尤其涉及一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測裝置及其方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代社會中，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明顯減少，導(dǎo)致的運(yùn)動不足、攝入能量過剩成為了普遍存在的社會問題之一。身體活動作為人類行為的一個重要部分，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。人們在日常生活中，要進(jìn)行各種活動，在活動過程中，針對不同的人群，要對應(yīng)不同的運(yùn)動量，進(jìn)行健康管理。人類的體力活動，尤其是在有計(jì)劃的健身運(yùn)動中，走、跑和走跑相間等步行運(yùn)動占據(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。對步行運(yùn)動的速度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和管理，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)動員的訓(xùn)練效果達(dá)到最好，也需要對其速度進(jìn)行測定。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測裝置及其方法。本發(fā)明產(chǎn)品的技術(shù)方案是該裝置包括外殼、加速度信號采集模塊、信號實(shí)時處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、液晶顯示模塊、計(jì)時模塊、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采集模塊和信號實(shí)時處理模塊連通，加速度信號采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、 計(jì)算機(jī)通信接口分別與信號實(shí)時處理模塊連通，信號實(shí)時處理模塊連通至液晶顯示模塊， 所述按鍵裝置連通至信號實(shí)時處理模塊，所述的數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)預(yù)置有速度模型。所述的加速度信號采集模塊由三軸加速度傳感器和加速度信號采集電路組成。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)通過按鍵裝置將使用者的個人信息如身高、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)加速度信號采集模塊的三軸加速度傳感器和加速度信號采集電路可從配備裝置的人體運(yùn)動中產(chǎn)生的加速度值來提取人體步態(tài)特征，檢測出運(yùn)動步頻X，加速度最大值 Amax，Z向加速度均值A(chǔ)zavk,根據(jù)這三個值構(gòu)建速度模型y，y = (χ-145) +m(Amax_a) +η (AzAVE-b)， 其中a、b為動態(tài)閥值，m、η為回歸方程系數(shù)；3)采集到的信號傳輸?shù)叫盘枌?shí)時處理模塊中，結(jié)合計(jì)時模塊產(chǎn)生的時間窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時處理，由信號實(shí)時處理模塊將采集到的速度模型y與數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)預(yù)置的速度模型K進(jìn)行模式識別，不同運(yùn)動模式對應(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，即可對行走與跑步模式分別進(jìn)行速度預(yù)測；4)實(shí)時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)明能夠自動識別步行與跑步運(yùn)動模式，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，而且在使用時只需要輸入身高、體重、年齡、性別等個人信息，不需要輸入步幅信息，簡化了操作，不同的速度模型自動識別運(yùn)動模式對應(yīng)不同的速度公式，根據(jù)速度公式即可對行走與跑步模式分別進(jìn)行速度預(yù)測，提高了速度的預(yù)測精度。


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是加速度信號采集電路，5 是信號實(shí)時處理模塊，6是計(jì)時模塊，7是數(shù)據(jù)存儲模塊，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)施例方式一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測裝置，該裝置包括外殼10、加速度信號采集模塊、信號實(shí)時處理模塊5、數(shù)據(jù)存儲模塊7、液晶顯示模塊8、計(jì)時模塊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與加速度信號采集模塊和信號實(shí)時處理模塊5連通，加速度信號采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊7、計(jì)算機(jī)通信接口 9分別與信號實(shí)時處理模塊5連通，信號實(shí)時處理模塊5連通至液晶顯示模塊8，所述按鍵裝置2連通至信號實(shí)時處理模塊 5，所述的數(shù)據(jù)存儲模塊7內(nèi)預(yù)置有速度模型。所述的加速度信號采集模塊由三軸加速度傳感器3和加速度信號采集電路4組成，所述的電源1是紐扣電池，提供3V電壓。一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測方法，包括下述步驟1)通過按鍵裝置2將使用者的個人信息如身高、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)加速度信號采集模塊的三軸加速度傳感器3和加速度信號采集電路4可從配備裝置的人體運(yùn)動中產(chǎn)生的加速度值來提取人體步態(tài)特征，檢測出運(yùn)動步頻X，加速度最大值 Amaz，Z向加速度均值A(chǔ)zavk,根據(jù)這三個值構(gòu)建速度模型y，y = (χ-145) +m(Amax_a) +η (AzAVE-b)， 其中a、b為動態(tài)閥值，m、η為回歸方程系數(shù)；3)采集到的信號傳輸?shù)叫盘枌?shí)時處理5模塊中，結(jié)合計(jì)時模塊6產(chǎn)生的時間窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時處理，由信號實(shí)時處理模塊5將采集到的速度模型y與數(shù)據(jù)存儲模塊7內(nèi)預(yù)置的速度模型K進(jìn)行模式識別，不同運(yùn)動模式對應(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，即可對行走與跑步模式分別進(jìn)行速度預(yù)測； 4)實(shí)時處理模塊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
計(jì)算機(jī)通信接口 9發(fā)送給上位機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測裝置，該裝置包括外殼、加速度信號采集模塊、信號實(shí)時處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、液晶顯示模塊、計(jì)時模塊、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采集模塊和信號實(shí)時處理模塊連通，加速度信號采集模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、計(jì)算機(jī)通信接口分別與信號實(shí)時處理模塊連通，信號實(shí)時處理模塊連通至液晶顯示模塊，所述按鍵裝置連通至信號實(shí)時處理模塊，所述的數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)預(yù)置有速度模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測裝置，其特征在于所述的加速度信號采集模塊由三軸加速度傳感器和加速度信號采集電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測裝置，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所述的一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測裝置，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)。
5.一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測方法，其特征在于，包括下述步驟1)通過按鍵裝置將使用者的個人信息如身高、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)加速度信號采集模塊的三軸加速度傳感器和加速度信號采集電路可從配備裝置的人體運(yùn)動中產(chǎn)生的加速度值來提取人體步態(tài)特征，檢測出運(yùn)動步頻X，加速度最大值A(chǔ)max，Z 向加速度均值K隱’根據(jù)這三個值構(gòu)建速度模型y，y = (x-145) +m (Afflax-a) +η (AzAVE-b)，其中 a、b為動態(tài)閥值，m、η為回歸方程系數(shù)；3)采集到的信號傳輸?shù)叫盘枌?shí)時處理模塊中，結(jié)合計(jì)時模塊產(chǎn)生的時間窗口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時處理，由信號實(shí)時處理模塊將采集到的速度模型y與數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)預(yù)置的速度模型K進(jìn)行模式識別，不同運(yùn)動模式對應(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，即可對行走與跑步模式分別進(jìn)行速度預(yù)測；4)實(shí)時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)明涉及一種自動區(qū)分行走與跑步模式的速度檢測裝置及其方法。該裝置包括外殼、加速度信號采集模塊、信號實(shí)時處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、液晶顯示模塊、計(jì)時模塊、計(jì)算機(jī)通信接口、電源和按鍵裝置，所述的數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)預(yù)置有速度模型。本發(fā)明能夠自動識別步行與跑步運(yùn)動模式，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，而且在使用時只需要輸入身高、體重、年齡、性別等個人信息，不需要輸入步幅信息，簡化了操作，不同的速度模型自動識別運(yùn)動模式對應(yīng)不同的速度公式，根據(jù)速度公式即可對行走與跑步模式分別進(jìn)行速度預(yù)測，提高了速度的預(yù)測精度。
文檔編號G01P3/00GK102243248SQ20111008867
公開日2011年11月16日 申請日期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 申請人:可瑞爾科技(揚(yáng)州)有限公司