一种基于运动手环的信息采集系统

本发明涉及运动监测技术，具体涉及一种基于运动手环的信息采集系统。

背景技术：

1、健步走，是介于散步和竞走之间的一种运动方式，主张通过大步向前，快速行走，提高肢体的平衡性能，它不受年龄、性别、体力等方面的限制，属于低投入、高产出的有氧健身运动，健步走，是世界卫生组织认定的世界上最好的运动，健步走过程中，人员需要摆动双臂时要以肩关节为轴，进行前后自然摆动，现有大多通过运动手环来监测在健步走等田径运动中的运动速度和距离等，通过手臂的摆动来进行监测，但目前的运动手环的监测精确度不高。

2、公开号为cn104864886a的中国发明专利中，公开了基于微纳米级的三轴加速度传感器的运动监测方法及系统，该基于微纳米级的三轴加速度传感器的运动监测方法及系统，通过三轴加速度传感器测量用户的手臂摆动角度，从而判定用户的跑动步数，进而计算出跑动距离和跑动速度，大大提高准确性，使得用户可以清晰的了解到自己在跑动过程的运动状态，从而定制自己的跑步计划或者提高运动效率等，达到改善人体身体健康的目的，但其仅通过对用户每次的手臂摆动角度进行采样，得出每次手臂摆动的最大角度值，从而判断该次手臂摆动的最大角度值是否在手臂摆动角度窗口范围内来进行计步，从而获得运动距离，但针对于健步走比赛中的运动员来说，在长距离的健步走比赛当中，运动员的比赛时长长达两至三个小时，运动员在途中需要补充水分等情况，在此时运动员在进行喝水等动作时的手臂摆动均会干扰到测量数据，导致精确度较低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于运动手环的信息采集系统，以解决现有技术中的上述不足之处。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于运动手环的信息采集系统，包括运动手环终端，还包括数据处理模块和数据存储模块；

3、传感器模块，其用于监测并采集健步走运动员的运动状态数据，并将所采集的运动状态数据输送至数据处理模块内；

4、数据库训练模块，其用于获取健步走运动员的身体特征信息数据和健步走运动员在训练状态下的运动状态数据，并将获取的数据输送至数据处理模块内；

5、所述数据处理模块接收传感器模块和数据库训练模块所输送的数据，对其所接收的数据进行信号预处理后，并根据所接收的数据计算得到健步走运动员的健步走步数、健步走距离和健步走速度；

6、定位模块，所述定位模块用于获取运动员的实时定位数据，并将获取的实时定位数据输送至数据存储模块内；

7、所述数据存储模块用于接收并存储数据处理模块所输送的数据。

8、进一步地，所述传感器模块包括三轴加速度传感器和数据采集模块，所述三轴加速度传感器所监测的数据为运动状态数据，运动状态数据为三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴方向上的加速度数据，其中x轴正方向为健步走运动员的行进方向，y轴正方向为竖直向上的方向，z轴正方向为左手指向右手方向，所述数据采集模块采集三轴加速度传感器所监测的数据。

9、进一步地，所述身体特征信息数据为健步走运动员的健步走步长l，所述训练数据为健步走运动员在健步走训练状态下佩戴在健步走运动员左手手腕处的三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴方向上的加速度数据。

10、进一步地，所述数据处理模块包括信号预处理模块、计数模块和速度计算模块；

11、所述信号预处理模块对其所接收的运动员的运动状态数据进行滤波预处理，并将进行滤波预处理后的数据输送至计数模块和速度计算模块内；

12、所述计数模块接收信号预处理模块所处理的数据计算得到运动员的步数数据，并将计算得到的步数数据输送至数据存储模块内；

13、所述速度计算模块通过计算模型得到t时刻运动员的速度vt。

14、进一步地，所述计数模块的具体实现过程为：

15、根据数据库训练模块所输送的健步走运动员在健步走状态下的运动状态数据，得到健步走运动员在训练状态下三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴方向上的加速度数据axt、ayt和azt，通过计算得到t时刻下的合加速度at，并得到最大合加速度atmax、最小合加速度atmin、相邻两个合加速度at1峰值之间的最小时间间隔tmin和最大时间间隔tmax；

16、数据采集模块采集比赛中的三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴方向上的加速度数据axt1、ayt1和azt1，通过计算得到合加速度at1，并得到合加速度at1与其前一个峰值合加速度at1-1之间的时间间隔t1，若tmin≤t1≤tmax，且atmin≤at1≤atmax，则计一步，否则不计步数。

17、进一步地，所述计算模型通过计算得到t时刻x轴、y轴和z轴方向上的速度，如下所示：

18、t时刻x轴方向上的速度t时刻y轴方向上的速度t时刻z轴方向上的速度并通过得到t时刻运动员的速度其中δt为采样时间间隔，vxt1-δt为t-δt时刻三轴加速度传感器的x轴方向上的速度，axt1为t时刻三轴加速度传感器的x轴方向上的加速度数值，axt1-δt为t-δt时刻三轴加速度传感器的x轴方向上的加速度数值，vyt1-δt为t-δt时刻三轴加速度传感器的y轴方向上的速度，ayt1为t时刻三轴加速度传感器的y轴方向上的加速度数值，ayt1-δt为t-δt时刻三轴加速度传感器的y轴方向上的加速度数值，vzt1-δt为t-δt时刻三轴加速度传感器的z轴方向上的速度，azt1为t时刻三轴加速度传感器的z轴方向上的加速度数值，azt1-δt为t-δt时刻三轴加速度传感器的z轴方向上的加速度数值。

19、进一步地，所述数据处理模块还包括距离计算模块，所述距离计算模块获取计数模块内的步数数据，并从数据库训练模块内获取健步走运动员的身体特征信息数据，通过计算得到健步走距离m，如下所示：

20、m＝l×步数，其中l为运动员的健步走步长，步数为计数模块所计算得到的步数数据。

21、进一步地，所述数据存储模块还包括绘图模块，其用于获取定位模块所输送的定位数据，并根据其所获取的定位数据绘制运动员的运动轨迹。

22、与现有技术相比，本发明提供的一种基于运动手环的信息采集系统，通过数据采集模块和计数模块得到健步走运动员的步数，通过预先获取健步走运动员的运动状态数据，来进行阈值的设定，避免采用固定时间长度对健步走比赛下的步数进行统计，而导致在健步走比赛时，运动员的加减速而造成步数统计精度降低的情况发生；

23、通过计算模型分别计算三轴加速度传感器的三轴方向上的速度来获得健步走运动的健步走速度，精度高，减少传感器等设备的设置，减少手环的能耗，并且能够进行实时测量速度。

技术特征：

1.一种基于运动手环的信息采集系统，包括运动手环终端，其特征在于，还包括数据处理模块和数据存储模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于运动手环的信息采集系统，其特征在于，所述传感器模块包括三轴加速度传感器和数据采集模块，所述三轴加速度传感器所监测的数据为运动状态数据，运动状态数据为三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴方向上的加速度数据，其中x轴正方向为健步走运动员的行进方向，y轴正方向为竖直向上的方向，z轴正方向为左手指向右手方向，所述数据采集模块采集三轴加速度传感器所监测的数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于运动手环的信息采集系统，其特征在于，所述身体特征信息数据为健步走运动员的健步走步长l，所述训练数据为健步走运动员在健步走训练状态下佩戴在健步走运动员左手手腕处的三轴加速度传感器的x轴、y轴和z轴方向上的加速度数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于运动手环的信息采集系统，其特征在于，所述数据处理模块包括信号预处理模块、计数模块和速度计算模块；

5.根据权利要求4所述的一种基于运动手环的信息采集系统，其特征在于，所述计数模块的具体实现过程为：

6.根据权利要求5所述的一种基于运动手环的信息采集系统，其特征在于，所述计算模型通过计算得到t时刻x轴、y轴和z轴方向上的速度，如下所示：

7.根据权利要求5所述的一种基于运动手环的信息采集系统，其特征在于，所述数据处理模块还包括距离计算模块，所述距离计算模块获取计数模块内的步数数据，并从数据库训练模块内获取健步走运动员的身体特征信息数据，通过计算得到健步走距离m，如下所示：

8.根据权利要求1所述的一种基于运动手环的信息采集系统，其特征在于，所述数据存储模块还包括绘图模块，其用于获取定位模块所输送的定位数据，并根据其所获取的定位数据绘制运动员的运动轨迹。

技术总结本发明公开了一种基于运动手环的信息采集系统，涉及运动监测领域，包括运动手环终端，还包括数据处理模块和数据存储模块，传感器模块，其用于监测并采集健步走运动员的运动状态数据，并将所采集的运动状态数据输送至数据处理模块内，数据库训练模块，其用于获取健步走运动员的身体特征信息数据和健步走运动员在训练状态下的运动状态数据；该基于运动手环的信息采集系统，通过数据采集模块和计数模块得到健步走运动员的步数，通过预先获取健步走运动员的运动状态数据，来进行阈值的设定，避免采用固定时间长度对健步走比赛下的步数进行统计，而导致在健步走比赛时，运动员的加减速而造成步数统计精度降低的情况发生。技术研发人员：史媛芳,张伟业,徐丽霞,孔军,卢明瑞,任汉鼎,王云傲受保护的技术使用者：安徽国防科技职业学院技术研发日：技术公布日：2024/6/5