[发明专利]运动训练方法及其系统

权利要求书

1.一种运动训练方法，其特征在于，传感器部件被穿戴在肢体上，所述方法包括：

终端上显示第一标准动作；

所述终端从所述传感器部件获取数据计算姿态四元数，得到第一姿态四元数；

所述终端上显示第二标准动作；

所述终端从所述传感器部件获取数据计算姿态四元数，得到第二姿态四元数；

根据所述第一姿态四元数和第二姿态四元数的差值计算用户空间姿态数据；

根据所述用户空间姿态数据与所述第二标准动作的标准空间姿态数据计算误差，如果所述误差大于预定阈值，则根据所述误差在所述终端上提示用户调整动作。

2.如权利要求1所述的运动训练方法，其特征在于，所述传感器部件包括三轴陀螺仪、三轴磁力计和三轴加速度计；

根据以下方式从所述传感器部件获取数据计算姿态四元数：

其中，为计算所得的姿态四元数，括号中的i和i+1代表第i时刻和第i+1时刻，上标T代表矩阵转置，

q(i+1)＝A(i+1)q(i)+B(i+1)U(i+1)，

状态变量q(i)表示i时刻的四元数，m(i+1)表示i+1时刻的三轴磁力计测量的三维磁力数据，m(i+1)＝C(i+1)q(i+1)+V(i+1)，a(i+1)表示i+1时刻的三轴加速度计测量的三维加速度数据，a(i+1)＝D(i+1)q(i+1)+E(i+1)+W(i+1)，A(i+1)表示i+1时刻的状态转移矩阵，B(i+1)和E(i+1)分别表示i+1时刻三轴陀螺仪计和三轴加速度计的偏移误差矩阵，C(i+1)和D(i+1)分别是三轴磁力计和三轴加速度计的系统观测矩阵，U(i+1)、V(i+1)和W(i+1)分别是三轴陀螺仪、三轴磁力计和三轴加速度计的系统观测测量噪声矩阵，P(i+1)＝A(i+1)P(i)A^T(i+1)+Q(i+1)为第一级扩展卡尔曼滤波的先验误差均方差，Q(i+1)为系统误差均方差，R₁(i+1)为构造误差协方差，K(i+1)为第一级扩展卡尔曼滤波的增益，K(i+1)＝P(i+1)C^T(i+1)(C(i+1)P(i+1)C^T(i+1)+R₁(i+1))^-1，R₂(i+1)为第二级扩展卡尔曼滤波的构造误差协方差。

3.如权利要求2所述的运动训练方法，其特征在于，所述传感器部件有2*N+1个，分别固定在用户的躯干以及所需康复关节的两侧肢体上，其中N为所需康复的关节数，根据2*N+1个传感器部件所得的姿态四元数计算用户躯干以及所需康复关节两侧肢体的姿态。

4.如权利要求1所述的运动训练方法，其特征在于，所述传感器部件中包括MEMS芯片。

5.如权利要求1所述的运动训练方法，其特征在于，所述传感器部件包括震动器，通过不同的振动方式对用户进行正确或错误提示。

6.如权利要求1所述的运动训练方法，其特征在于，还包括：

终端将用户运动数据上传到云端；

对用户运动数据进行脱敏处理得到脱敏数据，根据脱敏数据训练机器学习模型；

将用户运动数据输入至训练好的所述机器学习模型，得到分析和评估报告，发送到用户和治疗师所使用的终端。

7.一种运动训练系统，其特征在于，包括：传感器部件和终端；其中，所述传感器部件被穿戴在肢体上；

所述终端被配置为，显示第一标准动作并所述传感器部件获取数据计算姿态四元数得到第一姿态四元数，显示第二标准动作并从所述传感器部件获取数据计算姿态四元数得到第二姿态四元数，根据所述第一姿态四元数和第二姿态四元数的差值计算用户空间姿态数据，根据所述用户空间姿态数据与所述第二标准动作的标准空间姿态数据计算误差，如果所述误差大于预定阈值，则根据所述误差在所述终端上提示用户调整动作。