[發明專利]一種基于運動周期的兒童運動發展水平評價方法和系統

在審

• 申請號: 202110798819.7
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113628721A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 鐘亞平;胡衛紅
• 申請（專利權）人: 武漢中體智美科技有限公司;武漢體育學院
• 主分類號: G16H20/30
• 分類號: G16H20/30;G06K9/62;G01S5/02;G01P3/00;G01P15/00;H04W4/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發明公開了一種基于運動周期的兒童運動發展水平評價方法和系統。本發明在信息采集方面系統結構較為簡潔、方便，僅需攜帶定位標簽，即可運用新UWB無線計算技術實時獲取運動中兒童的三維位置信息，數據可以精確到厘米級；而不再需要攜帶三維加速度和心率等傳感器，增加了便攜性，降低了系統復雜度和能耗。采用k階傅里葉級數對運動周期數據序列擬合，將非周期性的運動數據轉化為周期性的函數曲線數據，并通過導函數確定每個運動周期的起始點，從而提取出每個運動周期內數據的特征向量，實現運動類別的識別，更好的為兒童運動發展水平提供一個客觀的評價。

技術領域

本發明涉及動作識別領域，特別是涉及一種基于運動周期的兒童運動發展水平評價方法和系統。

背景技術

對于現在的體育特長生的挖掘途徑單純的從比賽的成績進行挖掘，而在長期對體育生身體數據和身體的研究方面，在其幼兒時期，通過對兒童運動情況的分析和總結，發現一些兒童在運動方面存在了天賦，通過對相關數據的分析發現，其中一項重要的參數，就是兒童在運動中的振幅，即加速度時身體反映出的頻率，當對該數據在一定時間的收集形成了一個平均時間的數據，該數據中當數據高于研究的參考平均數時，該兒童的運動天賦高于其他的同年齡的兒童。

專利申請號為CN201911066012.3的專利公開了一種識別兒童運動情況系統以及檢測方法，該方法通過使用四個振幅檢測儀用于佩戴在兒童的四肢，并且主控裝置能夠將四個振幅檢測儀對四肢采集的數據進行收集，使檢測者能夠更加直觀快速的了解到兒童運動的數據，從而能夠快速的運動優秀的兒童進行篩選，而且該設備能夠對長跑和短跑的數據進行收集。但是上述系統只能獲得兒童的運動數據，無法對運動數據進行分類，更不能實現針對兒童運動發展水平做出客觀評價的要求。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種基于運動周期的兒童運動識別發展水平評價方法，旨在為兒童運動發展水平提供一個客觀的評價。

為了達到上述目的，本發明提供的技術方案是：一種基于運動周期的兒童運動識別發展水平評價方法，包括以下步驟，

步驟1，獲得運動中兒童的三維位置信息和時間序列；

步驟2，根據步驟1獲得的三維位置信息，計算運動中兒童的速度和加速度信息；

步驟3，構建運動周期數據序列，包括時間序列，以及對應的加速度信息；

步驟4，采用k階傅里葉級數對運動周期數據序列進行擬合，得到具有連續性的擬合函數；

步驟5，根據運動曲線數據的導函數，選用最小極值點作為一個運動周期的起始點，將運動曲線數據劃分為多個運動周期的數據；

步驟6，提取出每個運動周期內數據的特征向量，利用隨機森林算法進行分類識別；

步驟7，根據分類結果，對照兒童運動發展水平標準，獲得兒童動作發展水平等級評價結果。

進一步的，步驟1中通過定位系統獲得運動中兒童的三維位置信息，所述定位系統包括定位標簽、定位基站、服務器、客戶端；

所述定位標簽包括微控制單元(MCU)、發射天線和供電模塊，定位標簽通過UWB通信協議向定位基站發射信號；

所述定位基站包括接收天線，MCU，網絡通信模塊和供電模塊，定位基站通過接收定位標簽無線信號，所述定位基站的個數至少為4個；

定位處理器，與定位基站相連接，用于根據定位基站收到的信息，利用時間差對定位標簽進行定位，獲取定位標簽的(x,y,z)三維位置信息和時間序列；

所述服務器通過WIFI或有線網絡與定位處理器相連接，用于存儲定位標簽信息；

所述客戶端，通過訪問服務器獲取定位標簽的三維位置信息和時間序列。