[发明专利]一种基于多传感器的运动评估系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种运动评估系统，尤其涉及一种基于多传感器的运动评估系统。

背景技术

引体向上是一种基本的锻炼上肢和躯干力量的运动方法。当前引体向上项目已经成为国家教育部要求学生体育必测项目之一。但是，一方面由于引体向上具有其特定的动作标准和规则，因此在锻炼或测试的时候需要进行计数并检测姿势或高度是否符合标准。对被测者的引体向上进行人工计数时，不仅需要计数员一对一地进行记录，还需要计数员观察被测者是否动作达标，不仅耗费人力，还容易出错。另一方面，进行体能测试后，没能及时对学生体能进行评估与反馈，学校也无法实时跟踪学生的体能增长情况，这样锻炼效果不佳。

现有技术中，存在引体向上测试器，能够对被测试者的引体向上运动进行自动检测并计数，但是大多数结构复杂，安装操作以及维护难度大，不易拆除，尤其“触碰计数”方式易产生“二次触碰”等情况；而且当前装置中没有一种能合理利用测量数据对运动员体能进行分析与评估的装置系统。

因此，现有技术有待进一步完善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多传感器的运动评估系统，解决学生做引体向上运动项目过程中，存在的“工作量大”、“计数易出错”和“缺少体能评估与反馈机制”等问题。

本发明所述一种基于多传感器的运动评估系统，其特征在于：包括可穿戴装备、服务器、客户端以及控制端；所述可穿戴装置包括气压计、加速度计、陀螺仪、磁强计、温度计、CPU模块、电源模块、计时模块、显示模块以及无线模块；所述加速度计、陀螺仪以及磁强计用于计算运动员的竖直方向的位置与速度；所述气压计用于测量单杠处气压，计算单杠高度，并辅助修正竖直位置和速度误差；所述计时模块对运动员单个引体向上时间进行测量；所述无线模块将实际测量和计算结果发送给服务器；所述服务器中上位机软件对数据进行存储与分析，确定运动员的实际引体向上个数和体能状况，并将信息反馈给客户端。

本发明具体包括以下步骤：

步骤1)服务器系统中预装了进行数据处理的系统软件，数据库服务器中存放学生姓名、学号等相关信息；

步骤2)测试前，将“电源开关”拨动开启，将可穿戴装置放在单杠处，按下“初始化”按钮，记录下稳定气压值P_d，计算单杠实际高度H_d，并完成设备的初始化。

步骤3)测试时，将设备安装在衣领或者肩膀处，按下“计数”按钮，运动员开始做“引体向上”运动。在运动过程中，可穿戴装置中传感器实时测量运动员当前气压强度、角速度、线加速度、磁场强度以及运动时间等信息，通过CPU模块进行温度补偿以及算法滤波后，并使用无线模块发送给服务器。

步骤4)由服务器中的系统软件对采集的实时数据进行分析，计算出运动员实时状态，包括竖直方向的位置和速度、三维姿态以及高度等信息。当所测信息满足系统设定的“多条件判别法”时，就可以判定运动员完成一次标准“引体向上”的上升动作，计数结果加1，并通过显示模块中实时显示出当前引体向上完成个数。当系统检测到运动员下落到最低处时，就表示完成了一次“引体向上”动作。随后，进行下一个“引体向上”运动。

步骤5)测试结束时，再次按下“计数”按钮结束计数，并关闭“电源开关”。由服务器中评估系统对此次“引体向上”运动进行体能评估，并给出相应的评价与建议。

步骤6)运动员通过客户端访问服务器，可以查看自己的运动情况以及体能评估，作出相应练习计划；教练通过控制端随时掌握学生或运动员的体能状况，并有针对性的督促其加强训练。

所述稳定气压值是经过中位值平均滤波方法消噪后的数值，即连续采样N个气压数据，去掉其中的最大值和最小值，对剩余N-2个数据求平均值，该平均值就为稳定气压值P_d。

所述计算单杠实际高度H_d，通过以下公式进行求解：

其中，P₀＝101.324kPa，是标准海平面的大气压，对应的气压高度为0；R为空气气体常数，R＝287.05278m²/(K·s²)；g₀＝9.80665m/s²，为标准海平面的重力加速度；β＝0.0065K/m，为温度垂直变化率；T₀＝273.16K，为标准海平面的温度。

所述设备的初始化包括计数器计数清零、可穿戴设备的初始姿态校准和对内部程序的刷新。