[發明專利]一種基于多傳感器的運動評估系統

有效

• 申請號: 201610294925.0
• 申請日: 2016-05-05
• 公開（公告）號: CN105771224B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 樊啟高;孫璧文;孫艷;武亞恒
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: A63B71/06
• 分類號: A63B71/06;A63B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到一種運動評估系統，尤其涉及一種基于多傳感器的運動評估系統。

背景技術

引體向上是一種基本的鍛煉上肢和軀干力量的運動方法。當前引體向上項目已經成為國家教育部要求學生體育必測項目之一。但是，一方面由于引體向上具有其特定的動作標準和規則，因此在鍛煉或測試的時候需要進行計數并檢測姿勢或高度是否符合標準。對被測者的引體向上進行人工計數時，不僅需要計數員一對一地進行記錄，還需要計數員觀察被測者是否動作達標，不僅耗費人力，還容易出錯。另一方面，進行體能測試后，沒能及時對學生體能進行評估與反饋，學校也無法實時跟蹤學生的體能增長情況，這樣鍛煉效果不佳。

現有技術中，存在引體向上測試器，能夠對被測試者的引體向上運動進行自動檢測并計數，但是大多數結構復雜，安裝操作以及維護難度大，不易拆除，尤其“觸碰計數”方式易產生“二次觸碰”等情況；而且當前裝置中沒有一種能合理利用測量數據對運動員體能進行分析與評估的裝置系統。

因此，現有技術有待進一步完善。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于多傳感器的運動評估系統，解決學生做引體向上運動項目過程中，存在的“工作量大”、“計數易出錯”和“缺少體能評估與反饋機制”等問題。

本發明所述一種基于多傳感器的運動評估系統，其特征在于：包括可穿戴裝備、服務器、客戶端以及控制端；所述可穿戴裝置包括氣壓計、加速度計、陀螺儀、磁強計、溫度計、CPU模塊、電源模塊、計時模塊、顯示模塊以及無線模塊；所述加速度計、陀螺儀以及磁強計用于計算運動員的豎直方向的位置與速度；所述氣壓計用于測量單杠處氣壓，計算單杠高度，并輔助修正豎直位置和速度誤差；所述計時模塊對運動員單個引體向上時間進行測量；所述無線模塊將實際測量和計算結果發送給服務器；所述服務器中上位機軟件對數據進行存儲與分析，確定運動員的實際引體向上個數和體能狀況，并將信息反饋給客戶端。

本發明具體包括以下步驟：

步驟1)服務器系統中預裝了進行數據處理的系統軟件，數據庫服務器中存放學生姓名、學號等相關信息；

步驟2)測試前，將“電源開關”撥動開啟，將可穿戴裝置放在單杠處，按下“初始化”按鈕，記錄下穩定氣壓值P_d，計算單杠實際高度H_d，并完成設備的初始化。

步驟3)測試時，將設備安裝在衣領或者肩膀處，按下“計數”按鈕，運動員開始做“引體向上”運動。在運動過程中，可穿戴裝置中傳感器實時測量運動員當前氣壓強度、角速度、線加速度、磁場強度以及運動時間等信息，通過CPU模塊進行溫度補償以及算法濾波后，并使用無線模塊發送給服務器。

步驟4)由服務器中的系統軟件對采集的實時數據進行分析，計算出運動員實時狀態，包括豎直方向的位置和速度、三維姿態以及高度等信息。當所測信息滿足系統設定的“多條件判別法”時，就可以判定運動員完成一次標準“引體向上”的上升動作，計數結果加1，并通過顯示模塊中實時顯示出當前引體向上完成個數。當系統檢測到運動員下落到最低處時，就表示完成了一次“引體向上”動作。隨后，進行下一個“引體向上”運動。

步驟5)測試結束時，再次按下“計數”按鈕結束計數，并關閉“電源開關”。由服務器中評估系統對此次“引體向上”運動進行體能評估，并給出相應的評價與建議。

步驟6)運動員通過客戶端訪問服務器，可以查看自己的運動情況以及體能評估，作出相應練習計劃；教練通過控制端隨時掌握學生或運動員的體能狀況，并有針對性的督促其加強訓練。

所述穩定氣壓值是經過中位值平均濾波方法消噪后的數值，即連續采樣N個氣壓數據，去掉其中的最大值和最小值，對剩余N-2個數據求平均值，該平均值就為穩定氣壓值P_d。

所述計算單杠實際高度H_d，通過以下公式進行求解：

其中，P₀＝101.324kPa，是標準海平面的大氣壓，對應的氣壓高度為0；R為空氣氣體常數，R＝287.05278m²/(K·s²)；g₀＝9.80665m/s²，為標準海平面的重力加速度；β＝0.0065K/m，為溫度垂直變化率；T₀＝273.16K，為標準海平面的溫度。

所述設備的初始化包括計數器計數清零、可穿戴設備的初始姿態校準和對內部程序的刷新。