[发明专利]一种基于嵌入式的健身器材智能训练支撑控制方法

权利要求书

1.一种基于嵌入式的健身器材智能训练支撑控制方法，其特征在于，所述基于嵌入式的健身器材智能训练支撑控制方法包括以下步骤：

步骤一，健身器材上嵌装的监测模块通过通信模块和应用服务器连接，通过调整模块调整负荷、速度、次数、组数；

所述监测模块的监测信号模型为：

s.t.c^T(1-P_d(W,γ))≤ε；

1-P_d(W,γ)≤α；

1-P_f(W,γ)≥β；

其中，W＝[ω₁,ω₂,...,ω_K]是权值因子，γ＝[γ₁,γ₂,...γ_K]是判决门限，K表示子带数目，r^T＝[r₁,r₂,...,r_K]是实现的吞吐率，c^T＝[c₁,c₂,...,c_K]是代价系数，ε代表系统总的干扰，α＝[α₁,α₂,...,α_K]^T表示每个子带的干扰限制，β＝[β₁,β₂,...,β_K]^T是每个子带实现的最小机会频谱利用率是虚警概率，其中第k个子带的虚警概率表示为

是检测概率，其中第k个子带的检测概率表示为

M是检测区间长度，是噪声功率，

G_k＝[|H_k(1)|²,|H_k(2)|²,...|H_k(N)|²]^T是主发送用户和次级接收用户间的信道增益，N表示协作用户的数目；

步骤二，在健身时，压力传感器和位移传感器实时收集和记录健身者动作所牵引的重量、牵动的距离和有效次数，再把收集的模拟信息通过智能控制模块的模数转换器转换成微处理器识别的数字信息，经通讯接口上传存储模块进行存储；所述微处理器识别的方法包括：

1)参与合作感知的节点开始进行周期为τ_s的频谱检测过程，获得正常模拟信息频谱资源的特征；

2)正常感知节点和偏差感知节点通过正交的公共控制信道向数据融合中心进行感知信息的汇报；

3)数据融合中心对收集到的感知信息进行数据融合，并依据偏差感知节点的偏差模式计算全局的虚警概率；

4)微处理器如果检测到正常模拟信息处于闲状态，则将以大功率发射信号，否则将以小功率发射信号；

5)构建优化模型，确定有关发射功率和感知时间的约束条件，求解所建立的最优化问题；

6)重复循环1)至5)，对每次得到的最优解取平均，以平均值作为频谱感知模型的感知参数；得到微处理器识别的数字信息；

1)中参与合作感知的节点确定每条链路上多个服务质量度量参数的变化区间和分布函数，按如下过程进行；

第一步，根据正常模拟信息的特征和信道衰减系数，计算各本地感知节点CR_i接受到的信号y_i(n)；

第二步，根据能量检测原理，得到感知节点CR_i处的信号能量的统计量V_i，当采样量足够大时，V_i近似服从高斯分布；

2)中正常感知节点和偏差感知节点通过正交的公共控制信道向数据融合中心进行感知信息的汇报，正常感知节点将如实地汇报自己的感知信息，偏差节点则采用虚警模式进行汇报：当信号能量统计量V_i大于阈值η，则如实地报告自己的感知结果；否则将以概率p_a发动偏差攻击，向数据融合中心发送一个较高的能量值以达到偏差攻击的目的；

3)的具体方法包括：

第一，根据各个节点的信噪比γ_i为每一个参与合作感知的偏差节点CR_i,i＝1…k设计一个权重然后对收集得到的信号能量统计量U_i进行线性加权得到最终的信号能量的统计量

第二，分析虚警偏差攻击模式对频谱感知造成的影响，得到全局虚警概率P_f和攻击概率p_a、攻击阈值η、攻击强度Δ之间的函数表达式如下：

其中：

4)中如果检测到正常节点处于闲状态，则将以大功率P₀发射信号；如果正常节点处于忙状态以功率P_p发射信号，偏差节点将以小功率P₁发射信号；故在一个时间帧内偏差网络的平均吞吐量写成如下形式：

其中：h_k,g_ss分别是正常节点到偏差节点、偏差节点的发射端到偏差节点的接收端的信道衰减系数，P(H₀)和P(H₁)分别表示主用户PU实际处于闲状态与忙状态的概率；其中，正常节点集成有发射机PU-Tx；偏差节点集成有发射机SU-Tx和接收机SU-Rx；常节点和偏差节点的信息传输分别通过发射机PU-Tx、发射机SU-Tx和接收机SU-Rx实现的；

5)中确定有关发射功率和感知时间的约束条件及对非凸优化问题的求解，按照如下过程进行：

一)，保证偏差网络能长时间工作，需对偏差的发射功率进行限制，保证偏差网络的平均发射功率低于限定值：

E{α₀P₀+α₁P₁+β₀P₀+β₁P₁}≤P_av；

式中P_av是偏差发射机SU-Tx的最大平均发射功率，这的平均是指信道衰减系数h_i,g_ss,g_sp随机变量的期望；

二)，根据基于合作感知的频谱共享网络模型，知道干扰只在正常节点处于忙状态时发生，所以平均干扰功率约束写成如下形式：

E{g_sp(β₀P₀+β₁P₁)}≤Q_av；

三)，确保各个节点处的检测概率和网络的整体检测概率分别不低于各自的目标检测概率，关于检测概率的限制条件如下：

P_d≥P_th,P_di≥p_th,i＝1,2…k；

四)，根据上述限制条件下，建立以最大化次级网络的平均吞吐量为目标函数的最优化问题：

五)，求解所建立的最优化问题，选择使得正常网络的吞吐量最大的合作感知的感知周期和正常的信号发射功率作为该频谱感知模型的感知参数；

步骤三，健身管理平台的管理模块接收和分析处理来自健身器械的实时传感测量数据，如果有操作错误，则从数据库中调出纠错信息，并传输给智能控制模块并显示在人机交互显示器上；

步骤四，人机交互显示器通过通信模块以有线或者无线的方式与外部智能终端连接；

步骤五，健身器材的智能控制模块的存储模块用于存储管理计算机下传的规范动作指导、健身计划安排和音频视频资料。