[发明专利]一种运动练习拍的运动数据处理方法及系统

权利要求书

1.一种运动练习拍的运动数据处理方法，其特征在于，包括步骤：

A、通过设置在运动练习拍的运动传感器，以预定的时间间隙采集所述运动练习拍的运动数据，形成一段时间内的多个采样点；

B、对各个采样点的运动数据进行数据预处理，消除运动传感器的自身零飘以及周围环境的电磁干扰；

C、根据数据预处理后的运动数据计算运动练习拍在各个采样点相对于参考坐标系的姿态角，并根据所述姿态角以及运动数据得到运动练习拍在各个采样点的受力信息、转动信息以及空间位置信息；

D、根据运动练习拍在各个采样点的受力信息、转动信息以及空间位置信息得到用户使用运动练习拍的力量、速度、角度信息以及运动轨迹，并将得到的力量、速度、角度信息以及运动轨迹输出显示。

2.根据权利要求1所述的运动练习拍的运动数据处理方法，其特征在于，所述步骤A中，所述运动传感器包括加速度计、陀螺仪及磁力计，运动数据包括通过加速度计采集的加速度、陀螺仪采集的角速度以及磁力计采集的地磁场在运动练习拍当前时刻所处姿态下的三轴向分量。

3.根据权利要求2所述的运动练习拍的运动数据处理方法，其特征在于，所述数据预处理包括：

预先通过加速度计采集在不同姿态下的加速度预期值的预期值矩阵以及加速度测量值的测量值矩阵得到校准矩阵，通过所述校准矩阵对各个采样点的加速度进行校准处理；

预先多次测量陀螺仪在静止状态下的角速度，并计算测量的多个角速度的平均值作为陀螺仪的零漂偏移量，将各个采样点的角速度减去所述零漂偏移量得到预处理后的角速度；

预先通过磁力计采集运动练习拍的磁场矩阵以及三轴平方和矩阵，通过最小均方误差处理得到磁力计的硬磁干扰向量，将各个采样点的三轴向分量减去所述硬磁干扰向量得到预处理后的三轴向分量。

4.根据权利要求2所述的运动练习拍的运动数据处理方法，其特征在于，所述姿态角包括：翻滚角ROLL，俯仰角PITCH和方位角YAW；

ROLL=-asin(                                                )，PITCH=atan2()，YAW=atan2()，是磁力计的测量值的X、Y轴向分量分别在参考水平面的投影值，，是加速度计测量值在刚体坐标系下的加速度三轴向分量。

5.根据权利要求4所述的运动练习拍的运动数据处理方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

C1、通过运动练习拍在各个采样点相对于参考坐标系的姿态角，计算出各个采样点在载体坐标系相对于参考坐标系的转换矩阵，并计算每一采样点相对于参考坐标系的速度矩阵；

C2、通过每一采样点在载体坐标系下的加速度矩阵以及所述转换矩阵，计算出每一采样点在参考坐标系的加速度矩阵；

C3、将每一采样点的在参考坐标系下的加速度矩阵减去重力加速度向量得到消除地球重力影响后的加速度矩阵；

C4、根据所述速度矩阵和消除地球重力影响后的加速度矩阵计算出每一采样点的位移向量矩阵，由所述位移向量矩阵、消除重力影响后的加速度矩阵以及姿态角得到运动练习拍在各个采样点的受力信息、转动信息以及空间位置信息。

6.根据权利要求5所述的运动练习拍的运动数据处理方法，其特征在于，所述步骤C4中，运动练习拍在各个采样点的受力F为：

F= *K，K是为运动练习拍的转换系数，为消除重力影响后的加速度矩阵。

7.一种运动练习拍的运动数据处理系统，其特征在于，包括：

运动数据采集模块，用于通过设置在运动练习拍的运动传感器，以预定的时间间隙采集所述运动练习拍的运动数据，形成一段时间内的多个采样点；

数据预处理模块，用于对各个采样点的运动数据进行数据预处理，消除运动传感器的自身零飘以及周围环境的电磁干扰；

采样点信息获取模块，用于根据数据预处理后的运动数据计算运动练习拍在各个采样点相对于参考坐标系的姿态角，并根据所述姿态角以及运动数据得到运动练习拍在各个采样点的受力信息、转动信息以及空间位置信息；

运动识别模块，用于根据运动练习拍在各个采样点的受力信息、转动信息以及空间位置信息得到用户使用运动练习拍的力量、速度、角度信息以及运动轨迹，并将得到的力量、速度、角度信息以及运动轨迹输出显示。