一種游泳監(jiān)測方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于運(yùn)動監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種游泳監(jiān)測方法。本發(fā)明專利技術(shù)所述設(shè)備的重力傳感器通過對X、Y、Z三個軸向的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值濾波，并結(jié)合判定公式，通過對數(shù)據(jù)結(jié)果的形狀和數(shù)值大小來確定不同的泳姿。相比現(xiàn)有技術(shù)填補(bǔ)了運(yùn)動檢測設(shè)備在游泳檢測方面的空白；可加入穿戴設(shè)備，增加現(xiàn)有可穿戴設(shè)備的功能，具有極大的市場經(jīng)濟(jì)價值和前景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于運(yùn)動監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種游泳監(jiān)測方法。
技術(shù)介紹
近年來，由于運(yùn)動傳感器可以實(shí)時記錄人體的運(yùn)動狀態(tài)，方便攜帶且價格低廉，近年來已逐漸成為研究熱點(diǎn)，如最近人們經(jīng)常使用的計步器、騎行計、配載有運(yùn)動裝置的運(yùn)動手表、手機(jī)等移動設(shè)備，可以使人們隨時了解自己的運(yùn)動狀態(tài)及體能狀況，所得的體能狀況數(shù)據(jù)對鍛煉者的身體狀況進(jìn)行了及時反饋并可用于后續(xù)的健康分析；在眾多體育運(yùn)動項目中，游泳由于具有一定的運(yùn)動強(qiáng)度，但又區(qū)別于地上器械訓(xùn)練，是一種很柔和的運(yùn)動方式，人在游泳時，通常會利用水的浮力俯臥或仰臥于水中，全身松弛而舒展，使身體得到全面、勻稱、協(xié)調(diào)的發(fā)展，使肌肉線條流暢，并且對心血管系統(tǒng)的改善有相當(dāng)重要的作用，此外游泳時水的壓力和阻力還對心臟和血液的循環(huán)起到特殊的作用，因而得到越來越多人的青睞，目前對游泳監(jiān)測器的開發(fā)與應(yīng)用還不是很廣泛，現(xiàn)有游泳監(jiān)測器通常是用來使游泳人員在溺水時能夠及時發(fā)出求救信號，保證救援人員能夠及時趕到，對目標(biāo)進(jìn)行施救；另外一種游泳監(jiān)測器是采用動作感應(yīng)技術(shù)，可以記錄下游過的圈數(shù)，總距離，熱量消耗值，單圈時間等數(shù)據(jù)，但是上述游泳監(jiān)測器監(jiān)測的信號和發(fā)揮的功能有限，并且無法提供不同泳姿的相關(guān)技能參數(shù)，無法進(jìn)一步制定不同的運(yùn)動計劃。為了解決上述技術(shù)問題，中國專利文獻(xiàn)CN102481479A公開了一種游泳監(jiān)測器，其包括運(yùn)動感測裝置和控制器，能夠檢測多個相互正交軸上的運(yùn)動，所述檢測器被用于捕獲所述運(yùn)動感測裝置所產(chǎn)生的運(yùn)動數(shù)據(jù)，并且參照所收集到的運(yùn)動數(shù)據(jù)產(chǎn)生游泳運(yùn)動信息，其中所述控制器被布置用于參照在至少一個所選方向上檢測到的節(jié)律運(yùn)動模式來產(chǎn)生游泳姿勢信息。其通過識別不同運(yùn)動的主導(dǎo)方向來判斷屬于哪種泳姿，但是對于游泳姿態(tài)較為接近的幾種泳姿，其監(jiān)測不夠精確；另外對于劃水檢測，其一旦在主導(dǎo)方向上出現(xiàn)峰值，則計數(shù)一次劃水，此種計數(shù)方法依然存在統(tǒng)計數(shù)據(jù)不夠精確的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為此，本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中對游泳監(jiān)測研究較少，且已有的游泳監(jiān)測方法多是基于人體軀干運(yùn)動，對不同的泳姿的判定方法和劃水次數(shù)的技術(shù)方法不夠精確，從而提出一種基于手腕位置的游泳監(jiān)測方法。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)公開了一種游泳監(jiān)測方法，用于采集游泳者在X、Y、Z三個軸向的加速度值來判定得到的泳姿信息，泳姿信息包括蝶泳、仰泳、蛙泳、自由泳，所述方法包括如下步驟：S1)在t0-t1的ΔT時段內(nèi)采集游泳者在X、Y、Z三個軸向的加速度值x、y、z；X為游泳前進(jìn)方向，Y為橫向，Z為水平垂直方向；S2)求得夾角值x-y在ΔT時段內(nèi)的平均值A(chǔ)0；求得夾角值x-z在ΔT時段內(nèi)的平均值為A1；S3)根據(jù)計算結(jié)果A0、A1與閾值hxy0、hxz0、hxy1、hxz1比較進(jìn)行泳姿預(yù)判，當(dāng)(A0＞hxy0)&&(A1＞hxz0)或者(A0＜hxy1)&&(A1＜hxz1)時，則轉(zhuǎn)到步驟S4，當(dāng)-hxy＜A0＜hxy轉(zhuǎn)到步驟S9；S4)將三軸數(shù)據(jù)向量乘以矩陣R→=cosπ4-sinπ40sinπ4cosπ40001]]>得從而得到向量之差dV(t)＝V(t)-V(t-1)；求得ΔT時段內(nèi)V(t)*dV(t)之和S5)自由泳蝶泳的向量在X/Z平面投影后可找出的分隔比例參數(shù)α、β如果滿足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)轉(zhuǎn)到步驟S7，如果不滿足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)，則為自由泳；S6)計算加速度值Y軸參數(shù)y在ΔT時段內(nèi)的數(shù)據(jù)平均值；S7)如果ΔT時段內(nèi)Y軸的加速度值y大于其數(shù)據(jù)平均值的數(shù)量，與y的總數(shù)量比值小于閾值r0，則判定為蝶泳，否則為自由泳，其中，r0＜0.5，；S8)計算(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切值，求其平均值；S9)提取(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切平均值的最大值max與最小值min；S10)當(dāng)(max-min)*100％/min＞26％時，判定為蛙泳；當(dāng)(max-min)*100％/min＜10％時，判定為仰泳；當(dāng)10％＜(max-min)*100％/min＜26％，則計算在Y軸上相隔n個點(diǎn)的數(shù)據(jù)之差，并進(jìn)行平均值濾波：S11)根據(jù)條件Dy數(shù)據(jù)連續(xù)增加或連續(xù)減小n-2次以上，且單個周期大于限制周期長度，則找出Dy的波峰值Pn及波谷值Vn；S12)求出相鄰波峰差值的絕對值Sp＝abs(Pn-Pn-1)，相鄰波谷差值的絕對值Sv＝abs(Vn-Vn-1)，相隔的波峰差值的絕對值Ip＝abs(Pn-Pn-2)，相隔的波谷差值的絕對值Iv＝abs(Vn-Vn-2)；S13)如果經(jīng)過m次以上的檢測直到滿足[(Sp＞20)&&(Ip＜10)]||[(Sv＞20)&&(Iv＜10)]的幾率大于50％，判定為蛙泳；當(dāng)均不符合上述條件時候，則判定為仰泳。優(yōu)選的，所述的監(jiān)測方法，所述監(jiān)測方法的S9步驟中，計算(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切平均值的公式分別為：計算z與y、z與x、x與y之間反正切平均值；更為優(yōu)選的，所述監(jiān)測方法的S11步驟中，次數(shù)n為7-9次。進(jìn)一步的，所述監(jiān)測方法還包括游泳啟動檢測步驟，具體步驟為：在預(yù)備5秒鐘靜止后，當(dāng)加速度傳感器三軸中有一個軸的加速度值連續(xù)上升或下降超過閾值TH三次以上，且三軸數(shù)據(jù)x，y，z的平方和x2+y2+z2大于7000或小于2500，則判定為啟動。更為進(jìn)一步的，所述的監(jiān)測方法，還包括游泳啟動檢測步驟，具體步驟為：利用所述傳感器的運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行遞推平均值濾波得到的濾波后數(shù)據(jù)波形D；找出一個波谷值min后，等待高度大于H1的波峰值max，計算上升過程的中間值M＝min+(max-min)/2；根據(jù)M的大小，等待數(shù)據(jù)過波峰后出現(xiàn)滿足Dn-1＜M＜Dn的對應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)，如果下降過程沒有遇到對應(yīng)點(diǎn)，或由波谷min到出現(xiàn)對應(yīng)點(diǎn)的時間T小于時間閾值p，則等待下一次波峰值max重新計算M值，并尋找新的M值對應(yīng)點(diǎn)；超時5s則重新獲取波谷值min。進(jìn)一步的，所述的監(jiān)測方法，還包括游泳轉(zhuǎn)身檢測步驟，所述游泳轉(zhuǎn)身檢測步驟包括：在檢測劃水時獲得劃水周期T；取平均值濾波后的傳感器X軸Y軸數(shù)據(jù)，計算T個數(shù)據(jù)前后差值XT+n-Xn和YT+n-Yn，結(jié)果經(jīng)過平均值濾波，得到兩條簡單的波形Xd和Yd；獲取Xd和Yd的動態(tài)波峰波谷值變化；以及當(dāng)在2S內(nèi)，Xd或Yd驟變?yōu)榍皟纱尾ǚ寤虿ü戎档钠骄档?.5倍以上，或者Xd和Yd在2S內(nèi)都超過前兩次波峰或波谷平均值與閾值H之和，則判定為轉(zhuǎn)身。更為進(jìn)一步的，所述的監(jiān)測方法，所述波形波峰或波谷的檢測方法為：假如當(dāng)前數(shù)據(jù)D1大于前一次數(shù)據(jù)D0，且此時波形狀態(tài)為下降，則取D0為波谷數(shù)據(jù)，同時波形狀態(tài)轉(zhuǎn)為上升；同理當(dāng)當(dāng)前數(shù)據(jù)D1＜D0，此時波形狀態(tài)為上升，則取D0為波峰數(shù)據(jù)，同時波形狀態(tài)轉(zhuǎn)為下降。優(yōu)選的，任一所述監(jiān)測方法，所述游泳姿勢只在穩(wěn)定的劃水過程中獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行計算、判定；轉(zhuǎn)身檢測適用于單次游泳過程無暫停，無泳姿突變的異常情況。優(yōu)選的，任一所述監(jiān)測方法，所述步驟S2)中計算夾角值x-y在ΔT時段內(nèi)的平均值A(chǔ)0的公式為：計算得夾本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種游泳監(jiān)測方法，用于采集游泳者在X、Y、Z三個軸向的加速度值來判定得到的泳姿信息，泳姿信息包括蝶泳、仰泳、蛙泳、自由泳，其特征在于，所述方法包括如下步驟：S1)在t0?t1的ΔT時段內(nèi)采集游泳者在X、Y、Z三個軸向的加速度值x、y、z；X為游泳前進(jìn)方向，Y為橫向，Z為水平垂直方向；S2)求得夾角值x?y在ΔT時段內(nèi)的平均值A(chǔ)0；求得夾角值x?z在ΔT時段內(nèi)的平均值為A1；S3)根據(jù)計算結(jié)果A0、A1與閾值hxy0、hxz0、hxy1、hxz1比較進(jìn)行泳姿預(yù)判，當(dāng)(A0＞hxy0)&&(A1＞hxz0)或者(A0＜hxy1)&&(A1＜hxz1)時，則轉(zhuǎn)到步驟S4，當(dāng)?hxy＜A0＜hxy轉(zhuǎn)到步驟S9；S4)將三軸數(shù)據(jù)向量乘以矩陣得從而得到向量之差dV(t)＝V(t)?V(t?1)；求得ΔT時段內(nèi)V(t)*dV(t)之和S5)自由泳蝶泳的向量在X/Z平面投影后可找出的分隔比例參數(shù)α、β如果滿足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)轉(zhuǎn)到步驟S7，如果不滿足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)，則判定為自由泳；S6)計算加速度值Y軸參數(shù)y在ΔT時段內(nèi)的數(shù)據(jù)平均值；S7)判斷ΔT時段內(nèi)Y軸的加速度值y與加速度值y的平均值之差與速度y的總數(shù)量比值是否小于閾值r0，如果小于，則判定為蝶泳；否則為自由泳，其中，r0＜0.5；S8)計算(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切值，求其平均值；S9)提取(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切平均值的最大值max與最小值min；S10)當(dāng)(max?min)*100％/min＞26％時，判定為蛙泳；當(dāng)(max?min)*100％/min＜10％時，判定為仰泳；當(dāng)10％＜(max?min)*100％/min＜26％，則計算在Y軸上相隔n個點(diǎn)的數(shù)據(jù)之差，并進(jìn)行平均值濾波：S11)根據(jù)條件Dy數(shù)據(jù)連續(xù)增加或連續(xù)減小n?2次以上，且單個周期大于限制周期長度，則找出Dy的波峰值Pn及波谷值Vn；S12)求出相鄰波峰差值的絕對值Sp＝abs(Pn?Pn?1)，相鄰波谷差值的絕對值Sv＝abs(Vn?Vn?1)，相隔的波峰差值的絕對值Ip＝abs(Pn?Pn?2)，相隔的波谷差值的絕對值Iv＝abs(Vn?Vn?2)；S13)如果經(jīng)過m次以上的檢測直到滿足[(Sp＞20)&&(Ip＜10)]||[(Sv＞20)&&(Iv＜10)]的幾率大于50％，判定為蛙泳；當(dāng)均不符合上述條件時候，則判定為仰泳。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種游泳監(jiān)測方法，用于采集游泳者在X、Y、Z三個軸向的加速度值來判定得到的泳姿信息，泳姿信息包括蝶泳、仰泳、蛙泳、自由泳，其特征在于，所述方法包括如下步驟：S1)在t0-t1的ΔT時段內(nèi)采集游泳者在X、Y、Z三個軸向的加速度值x、y、z；X為游泳前進(jìn)方向，Y為橫向，Z為水平垂直方向；S2)求得夾角值x-y在ΔT時段內(nèi)的平均值A(chǔ)0；求得夾角值x-z在ΔT時段內(nèi)的平均值為A1；S3)根據(jù)計算結(jié)果A0、A1與閾值hxy0、hxz0、hxy1、hxz1比較進(jìn)行泳姿預(yù)判，當(dāng)(A0＞hxy0)&&(A1＞hxz0)或者(A0＜hxy1)&&(A1＜hxz1)時，則轉(zhuǎn)到步驟S4，當(dāng)-hxy＜A0＜hxy轉(zhuǎn)到步驟S9；S4)將三軸數(shù)據(jù)向量乘以矩陣得從而得到向量之差dV(t)＝V(t)-V(t-1)；求得ΔT時段內(nèi)V(t)*dV(t)之和S5)自由泳蝶泳的向量在X/Z平面投影后可找出的分隔比例參數(shù)α、β如果滿足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)轉(zhuǎn)到步驟S7，如果不滿足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)，則判定為自由泳；S6)計算加速度值Y軸參數(shù)y在ΔT時段內(nèi)的數(shù)據(jù)平均值；S7)判斷ΔT時段內(nèi)Y軸的加速度值y與加速度值y的平均值之差與速度y的總數(shù)量比值是否小于閾值r0，如果小于，則判定為蝶泳；否則為自由泳，其中，r0＜0.5；S8)計算(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切值，求其平均值；S9)提取(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切平均值的最大值max與最小值min；S10)當(dāng)(max-min)*100％/min＞26％時，判定為蛙泳；當(dāng)(max-min)*100％/min＜10％時，判定為仰泳；當(dāng)10％＜(max-min)*100％/min＜26％，則計算在Y軸上相隔n個點(diǎn)的數(shù)據(jù)之差，并進(jìn)行平均值濾波：S11)根據(jù)條件Dy數(shù)據(jù)連續(xù)增加或連續(xù)減小n-2次以上，且單個周期大于限制周期長度，則找出Dy的波峰值Pn及波谷值Vn；S12)求出相鄰波峰差值的絕對值Sp＝abs(Pn-Pn-1)，相鄰波谷差值的絕對值Sv＝abs(Vn-Vn-1)，相隔的波峰差值的絕對值Ip＝abs(Pn-Pn-2)，相隔的波谷差值的絕對值Iv＝abs(Vn-Vn-2)；S13)如果經(jīng)過m次以上的檢測直到滿足[(Sp＞20)&&(Ip＜10)]||[(Sv＞20)&&(Iv＜10)]的幾率大于50％，判定為蛙泳；當(dāng)均不符合上述條件時候，則判定為仰泳。2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)測方法，其特征在于，所述監(jiān)測方法的S9步驟中，計算(z，y)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭仕弘，鄧志強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：天彩電子深圳有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44