[发明专利]一种基于心率和加速度传感器的人体运动分析方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于心率和加速度传感器的人体运动分析方法及其装置，能够检测到举重、力量训练、瑜伽等肢体动作不明显的运动状态。

背景技术

现有的技术手段主要是通过三轴重力加速度仪器的变化来判断，是否处于运动状态，这样的话比较容易误判断，比如，肢体突然大幅度的运动，但是并不是处于运动状态。以及无法判断一些肢体不移动的运动，比如力量训练、瑜伽、举重等。

中国专利申请号：201310574984.X，公开了“一种运动状态监控和反馈装置及其方法” 该运动状态监控和反馈装置，其特征在于，包括：三轴加速度仪，用于实时采集运动时三个方向的加速度值；处理器，通过计算数据和判断时间来监控是否进入运动状态；反馈装置，当进入运动状态后将该状态反馈给用户；电源模块，用于对整个装置进行供电。通过本产品可以有效防止因为洗手、叠被子、挥手等操作导致产品误提示进入运动状态，同时带有激励用户保持这种状态的反馈。实际使用过程中上述产品对于运动状态的判断手段单一，仅通过三轴加速度仪进行判断仍存在误判断，因此，需要对于上述技术方案进行改进，引入新的判断方法，进一步提高运动状态判断的准确度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中所存在的上述问题，而提供一种可以准确判断使用者运动状态，并将该运动状态反馈给用户，激励用户保持的基于心率和加速度传感器的人体运动分析方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该基于心率和加速度传感器的人体运动分析方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1）通过三轴加速度仪判断是否为运动状态S1，包括：

首先，通过三轴加速度仪得到三个方向x,y,z的加速度，并通过处理器计算综合值AMP，AMP的计算公式如下：

公式1

其中，x是横向的加速度，y是垂直于x的纵向加速度，z是垂直于x和y的垂直加速度；然后，根据T₁到T₂的时间段T内通过处理器计算AMP与时间形成的曲线面积E的公式如下：

公式2

然后，使用上述公式计算，当通过处理器判断当前时间点开始往回T分钟的面积E大于S时；同时判断10秒内用户是否处于持续运动状态，如果用户连续运动了10秒，防错机制变为ON；其中，S为用户进入有氧运动所需要消耗的最低能量对应的加速度曲线面积；

最后，在同时满足上述条件后，如果以上两个条件都成立时，防错机制变为ON，即运动状态S1=TRUE，否则S1=FALSE。

步骤2）通过心率传感器判断是否为运动状态S2，包括：

首先，通过三轴加速度仪判断用户在t_i时刻处于安静状态，心率传感器采集心率值hr_(quiet，t)，采集一段时间处于这种状态的心率，得到该用户的安静心率HR_quiet：

公式3

然后，计算在T₁到T₂的时间段T内的实时心率H，假设每秒中采集的心率为h_i，则：

公式4

接着，通过公式计算T时段用户的最小运动心率h，用户的年龄为age：

公式5

最后，当H>h时，运动状态S2为TRUE，否则S2为FALSE。

步骤3）最后，得到运动状态S：

公式6

S为TRUE则通知手环启动马达和外部显示提示用户进入运动状态，否则就不提示。

作为优选，所述的S为用户进入有氧运动所需要一分钟消耗的最低能量16-19KJ。

一种基于权利要求1、2分析方法的数据处理采集识别装置，其特征在于：包括处理器、心率传感器、三轴加速度仪、输出反馈装置及外围电路，所述的心率传感器、三轴加速度仪、输出反馈装置及外围电路与处理器电连接。

作为优选，还包括有无线传输装置。

作为优选，所述的无线传输装置为蓝牙或NFC通信模块。

作为优选，所述的输出反馈装置为LED灯、马达、显示器、振子中的一种或几种。

本发明的有益效果是：本专利申请结合了三轴重力加速度传感器和心率传感器的数据，进行交叉比对，能够有效的检测各种有氧运动和无氧运动，以及睡眠，结果更为准确，可以有效防止因为洗手、叠被子、挥手等操作导致产品误提示进入运动状态，特别是判断一些肢体不移动的运动，比如力量训练、瑜伽、举重等，同时带有激励用户保持这种状态的反馈。

附图说明