[發明專利]一種踝泵運動監測方法及裝置有效
| 申請號： | 201710475731.5 | 申請日： | 2017-06-21 |
| 公開（公告）號： | CN107194193B | 公開（公告）日： | 2020-05-08 |
| 發明（設計）人： | 平鐸;竇晨浩;陳勖;孫潔潔;丁祝順 | 申請（專利權）人： | 北京航天控制儀器研究所 |
| 主分類號： | G16H20/30 | 分類號： | G16H20/30;A61B5/11;A61B5/00 |
| 代理公司： | 中國航天科技專利中心 11009 | 代理人： | 范曉毅 |
| 地址： | 100854 北京*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 運動 監測 方法 裝置 | ||
1.一種踝泵運動監測方法，其特征在于，包括：
獲取用戶實時運動姿態信息，所述實時運動姿態信息包括角速度信息、加速度信息和磁力信息；
將所述角速度信息、加速度信息和磁力信息進行數據融合，得到修正運動姿態信息；
確定一個運動周期內的修正運動姿態信息序列；
判斷所述修正運動姿態信息序列是否與標準姿態信息序列數據庫中的標準姿態信息序列匹配，得到匹配結果；
發送和/或顯示所述匹配結果，以提示用戶是否繼續按照當前動作繼續運動；
所述角速度信息包括三軸角速度，所述加速度信息包括三軸加速度，所述磁力信息包括三軸磁力，所述將所述角速度信息、加速度信息和磁力信息進行數據融合，得到修正運動姿態信息，包括：
以四元數及陀螺三軸零偏誤差作為狀態變量，以所述三軸加速度和所述三軸磁力作為觀測變量，根據所述狀態變量、觀測變量構建擴展卡爾曼濾波的狀態轉移矩陣和觀測方程矩陣；
根據所述狀態轉移矩陣和觀測方程矩陣得到狀態變量預測值和觀測值；
根據所述觀測值對所述狀態變量預測值進行修正補償，以實時更新四元數及陀螺三軸零偏誤差；
根據更新的四元數及陀螺三軸零偏誤差進行捷聯姿態解算，得到修正運動姿態信息；
所述判斷所述修正運動姿態信息序列是否與標準姿態信息序列數據庫中的標準姿態信息序列匹配，包括：
將所述修正運動姿態信息序列與標準姿態信息序列數據庫中的各標準姿態信息序列進行比對，確定與所述修正運動姿態信息序列最接近的標準姿態信息序列；
判斷所述修正運動姿態信息序列與所述最接近的標準姿態信息序列的差異是否滿足閾值；
若滿足，則匹配結果為所述修正運動姿態信息序列與標準姿態信息序列匹配；
若不滿足，則匹配結果為所述修正運動姿態信息序列與標準姿態信息序列不匹配；
所述將所述修正運動姿態信息序列與標準姿態信息序列數據庫中的各標準姿態信息序列進行比對，包括：
根據所述修正運動姿態信息序列和所述標準姿態信息序列建立二維直角坐標系；
根據公式(1)求解所述二維直角坐標系的初始點到終點的最短距離：
其中：
ik為所述標準姿態信息序列中的第k個標準姿態信息；
jk為所述修正運動姿態信息序列中的第k個運動姿態信息；
Dmin(ik,jk)為由初始點到達所述二維直角坐標系的節點(ik,jk)的最短距離；
Dmin(ik-1，jk-1)為由初始點到達所述二維直角坐標系的節點(ik-1,jk-1)的最短距離；
d(ik，jk|ik-1，jk-1)為由節點(ik-1,jk-1)到節點(ik,jk)的轉移距離；
搜索從(i,j)點出發，搜索路徑滿足0°、45°及90°局部約束。
2.根據權利要求1所述的踝泵運動監測方法，其特征在于，還包括，建立并存儲標準姿態信息序列數據庫。
3.根據權利要求2所述的踝泵運動監測方法，其特征在于，建立標準姿態信息序列數據庫，包括：
獲取多個一個運動周期內的姿態信息序列樣本；
計算兩兩樣本間的失真度；
根據所述失真度，將獲取的多個樣本分成若干個子集；
將各子集的平均值作為標準姿態信息序列，建立標準姿態信息序列數據庫。
4.一種踝泵運動監測裝置，其特征在于，包括：
獲取單元，用于獲取用戶實時運動姿態信息，所述實時運動姿態信息包括角速度信息、加速度信息和磁力信息；
修正單元，用于將所述角速度信息、加速度信息和磁力信息進行數據融合，得到修正運動姿態信息；
確定單元，用于確定一個運動周期內的修正運動姿態信息序列；
判斷單元，用于判斷所述修正運動姿態信息序列是否與標準姿態信息序列數據庫中的標準姿態信息序列匹配，得到匹配結果；
發送和/或顯示單元，用于發送和/或顯示所述匹配結果，以提示用戶是否繼續按照當前動作繼續運動；
所述角速度信息包括三軸角速度，所述加速度信息包括三軸加速度，所述磁力信息包括三軸磁力，所述修正單元，用于：
以四元數及陀螺三軸零偏誤差作為狀態變量，以所述三軸加速度和所述三軸磁力作為觀測變量，根據所述狀態變量、觀測變量構建擴展卡爾曼濾波的狀態轉移矩陣和觀測方程矩陣；
根據所述狀態轉移矩陣和觀測方程矩陣得到狀態變量預測值和觀測值；
根據所述觀測值對所述狀態變量預測值進行修正補償，以實時更新四元數及陀螺三軸零偏誤差；
根據更新的四元數及陀螺三軸零偏誤差進行捷聯姿態解算，得到修正運動姿態信息；
所述判斷單元用于：
將所述修正運動姿態信息序列與標準姿態信息序列數據庫中的各標準姿態信息序列進行比對，確定與所述修正運動姿態信息序列最接近的標準姿態信息序列；
判斷所述修正運動姿態信息序列與所述最接近的最接近的標準姿態信息序列的差異是否滿足閾值；
若滿足，則匹配結果為所述修正運動姿態信息序列與標準姿態信息序列匹配；
若不滿足，則匹配結果為所述修正運動姿態信息序列與標準姿態信息序列不匹配；
所述將所述修正運動姿態信息序列與標準姿態信息序列數據庫中的各標準姿態信息序列進行比對，包括：
根據所述修正運動姿態信息序列和所述標準姿態信息序列建立二維直角坐標系；
根據公式(1)求解所述二維直角坐標系的初始點到終點的最短距離：
其中：
ik為所述標準姿態信息序列中的第k個標準姿態信息；
jk為所述修正運動姿態信息序列中的第k個運動姿態信息；
Dmin(ik,jk)為由初始點到達所述二維直角坐標系的節點(ik,jk)的最短距離；
Dmin(ik-1，jk-1)為由初始點到達所述二維直角坐標系的節點(ik-1,jk-1)的最短距離；
d(ik，jk|ik-1，jk-1)為由節點(ik-1,jk-1)到節點(ik,jk)的轉移距離；
搜索從(i,j)點出發，搜索路徑滿足0°、45°及90°局部約束。
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