用于確定游泳度量的設備和方法技術

設備（100）包括至少一個加速度計（120），以及從該至少一個加速度計（120）接收輸入信號的控制器（110）。控制器（110）被配置為使用濾波器模塊（102）從輸入信號對劃水特性進行濾波。控制器（110）然后對濾波信號應用第一統計模塊（104）并獲得第一輸出信號。由于第一統計模塊（104），因此獲得了第一輸出信號，該第一輸出信號對于游泳者采用的游泳劃水類型無關。控制器（110）然后基于第一輸出信號和自適應閾值確定游泳度量。游泳度量是游泳者在游泳期間的圈完成或圈計數或轉彎事件。該設備（100）消耗較少的功率，并且對于游泳者采用的游泳風格和轉彎風格無關。風格無關。風格無關。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于確定游泳度量的設備和方法


[0001]本專利技術涉及一種用于確定游泳者的游泳度量的設備和方法，特別是轉彎或圈計數。

技術介紹

[0002]業余/專業游泳者使用具有慣性測量單元（IMU）傳感器（諸如（一個或多個）加速度計和（一個或多個）陀螺儀，并且主要是磁力計）的腕表。在這三個傳感器當中，加速度計消耗非常少的功率，而磁力計具有高功率消耗。現有產品使用高功耗傳感器、諸如磁力計（以獲取航向方向）和陀螺儀（以估計取向）進行轉彎事件檢測。此外，基于陀螺儀的轉彎檢測器需要“游泳風格”信息，這需要以高計算成本來估計。已經存在的設備使用IMU（加速度計和陀螺儀）和/或磁力計的組合作為“轉彎檢測器/計圈器”。所采用的方法包括：對具有高計算復雜度的IMU信號進行機器學習（ML）以導出特征向量并將ML應用于所提取的特征上，或者對IMU信號的取向估計（主要在陀螺儀上）用于轉彎檢測，這不對于游泳風格和轉彎風格無關，即轉彎檢測器算法需要“游泳風格”分類，或者基于磁力計信號的方向航向改變。
[0003]根據現有技術US2010204952，公開了一種用于體育運動的運動分析設備。描述了一種用于確定關于游泳時人體移動的信息的便攜式腕戴設備。所述設備包括防水外殼，所述防水外殼包含：可操作來生成加速度信號的加速度計；處理器，可操作來處理加速度信號以便生成與人體移動相關的一個或多個度量；以及用于向用戶反饋所述一個或多個度量的裝置。加速度計可以可操作來生成沿著平行于使用中的用戶手臂的近端
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遠端軸的軸的加速度信號，和/或加速度計可以可操作來生成沿著平行于使用中的用戶手的手背
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手掌軸的軸的加速度信號。所述設備也可以用在除游泳以外的體育運動中。
附圖說明
[0004]參考以下附圖描述了本公開的實施例，圖1圖示了根據本專利技術實施例的用于確定游泳度量的設備的框圖；圖2圖示了根據本專利技術實施例的描繪仰泳的游泳度量的確定的波形；圖3圖示了根據本專利技術實施例的描繪蛙泳的游泳度量的確定的波形；圖4圖示了根據本專利技術實施例的描繪混合泳中游泳度量的確定的波形，以及圖5圖示了根據本專利技術確定游泳度量的方法。
具體實施方式
[0005]圖1圖示了根據本專利技術實施例的用于確定游泳度量的設備的框圖。設備100包括至少一個加速度計120和從至少一個加速度計120接收輸入信號的控制器110。控制器110被配置為使用濾波器模塊102從輸入信號對劃水特性進行濾波。控制器110然后對濾波信號應用第一統計模塊104，并獲得第一輸出信號。由于第一統計模塊104，獲得了第一輸出信號，該第一輸出信號對于游泳者采用的游泳劃水類型無關。第一統計輸出移除劃水特性/特征并
增強轉彎特性/特征。控制器110然后基于第一輸出信號和自適應閾值確定游泳度量。游泳度量是游泳者在游泳期間的圈完成或圈計數或轉彎事件。在控制器110成功檢測到游泳者的轉彎之后，確定圈計數。
[0006]控制器110將第二統計模塊106應用于第一輸出信號，并獲得第二輸出信號。控制器110然后將自適應閾值確定為第二輸出信號的倍數。驗證模塊108驗證所確定的游泳度量。
[0007]通過將轉彎特性的持續時間與經驗導出值進行比較來進行驗證。在驗證之后，控制器110存儲圈計數和/或給出輸出118，諸如顯示或聲音。濾波模塊102、第一統計模塊104、第二統計模塊106和驗證模塊108是存儲在控制器110的存儲器元件（未示出）中的功能或指令集。控制器110按照預定序列調用模塊來處理從至少一個加速度計120接收的原始輸入信號，以確定游泳度量。此外，經驗導出值也存儲在存儲器元件中。
[0008]第一統計模塊104和第二統計模塊106分別基于標準偏差技術和移動平均技術，但不限于此。本領域已知的其他技術可用于獲得類似或等效的結果。
[0009]根據本專利技術的實施例，至少一個加速度計120包括三個三軸加速度計，即分別為X軸的第一加速度計112、Y軸的第二加速度計114和Z軸的第三加速度計116。三個加速度計112、114、116獨立地對接/連接到控制器110。替代地，三個加速度計112、114和116被集成為單個單元，然后對接到控制器110。
[0010]在三個加速度計112、114、116的情況下，控制器110能夠通過處理來自至少一個加速度計120的原始輸入信號來確定游泳度量。如果第一加速度計112的輸入信號首先被處理，則該輸入信號被用于確定游泳度量。在這種情況下，剩余加速度計114、116的處理信號可選地可用于進一步驗證游泳度量。
[0011]圖2圖示了根據本專利技術實施例的描繪仰泳的游泳度量的確定的波形。波形的X軸表示時間，并且Y軸表示在相應合適單位下的電壓。第一波形202描繪了來自至少一個加速度計120的原始輸入信號。諸如第一加速度計112的（任何軸的）原始加速度計信號被饋送到包括濾波器模塊102的控制器110。諸如但不限于低通濾波器、無限脈沖響應（IIR）濾波器的濾波器模塊102移除劃水特性/特征并增強轉彎特性/特征。濾波器模塊102也被稱為增強器模塊。從濾波器模塊102獲得的濾波信號在第二波形204中描繪。濾波信號包括在時刻t1、t3和t5的波峰、波谷和波峰
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波谷兩者。
[0012]濾波信號由包括第一統計模塊104和第二統計模塊106的統計模塊級聯進一步處理。例如，第一統計模塊104是指數加權標準偏差（EWSD）濾波器或EW方差濾波器，并且第二統計模塊106是指數加權移動平均（EWMA）濾波器，但不限于此。第一統計模塊104和第二統計模塊106的參數是使用在多個游泳時段期間從多個游泳者收集的游泳數據按經驗導出的。第三波形206是第一統計模塊104的輸出，并且第四波形208是第二統計模塊106的輸出。如可以看到的，在第三波形206中，存在對應于在時刻t1、t3和t5的濾波信號變化開始的峰值開始。與第二波形204相比，在相同時刻，第三波形206僅在一側示出變化。因此，不管在濾波信號中檢測到的變化如何，第一輸出信號都在一側示出變化（峰值），該變化（峰值）突出顯示轉彎特性。第一統計模塊104使濾波信號與游泳者執行的游泳風格和轉彎風格無關。
[0013]第四波形208是來自第二統計模塊106的輸出。第二統計模塊106處理從第一統計模塊104獲得的第一輸出信號。如果由第二統計模塊106計算的第二輸出信號的值超過第一
輸出信號的對應值，則控制器110將該值保持在相同水平，直到它變得小于第一輸出信號的值。這在時刻t1和t2、t1和t2以及t5和t6之間示出。在t1，第二輸出信號（指第四波形208）被檢測為大于第一輸出信號（指第三波形206）的對應值，并且被稱為開始時間。保持該值，直到它變得小于第一輸出信號（指第三波形206）的對應值，這發生在稱為停止時間的時刻t2。在時刻t2和t3之間，第二輸出信號的變化是可見的。
[0014]基于第二輸出信號、即第四波形208的值，計算自適應閾值。自適應閾值被計算為第二輸出信號值的倍數，諸如三倍。控制本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于確定游泳度量的設備（100），所述設備（100）包括：至少一個加速度計（120），和從所述至少一個加速度計（120）接收輸入信號的控制器（110），其特征在于，所述控制器（110）被配置為從所述輸入信號對劃水特性進行濾波，對所述濾波信號應用第一統計模塊（104）并獲得對于所述游泳者采用的游泳劃水類型無關的第一輸出信號，并且基于所述第一輸出信號和自適應閾值確定所述游泳度量。2.根據權利要求1所述的設備（100），其中所述控制器（110）適于將第二統計模塊（106）應用于所述第一輸出信號并獲得第二輸出信號，并且將所述自適應閾值計算為所述第二輸出信號的倍數。3.根據權利要求1所述的設備（100），其中，通過將所述第一輸出信號中的轉彎特性的持續時間與經驗導出值進行比較來驗證所述確定的游泳度量。4.根據權利要求1所述的設備（100），其中所述第一統計模塊（104）和所述第二統計模塊（106）分別基于標準偏差技術和移動平均技術。5.根據權利要求1所述的設備（100），其中，所述至少一個加速度計（120）包括用于三個軸的三個加速度計（112，114，116），其中，所述三個加速度計（112，114，116）是獨立地與所述控制器（110）對接和集成為單個單元并且然后與所述控制器（110）對接中的任何一個。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C，
申請(專利權)人：羅伯特，
類型：發明
國別省市：