一种可检测模拟呼啦圈运动的人体运动监测装置的制作方法

本发明属于人体运动监测技术领域，尤其涉及一种可检测模拟呼啦圈运动的人体运动监测装置。

技术背景

体力活动是人类行为的重要组成部分，并且它很可能与各方面的健康和疾病有关。近年来出现的基于加速度计的运动数据处理装置为评估人体运动提供了新的思路和实际方法。身体运动加速度绝对值对时间的积分与能量或耗氧量成线性关系。这就为用加速度传感器评估人体运动提供具体的理论依据。近几年来基于三维加速度计的运动数据分析和处理装置已开始在人体运动评估的研究中获得应用。但是必须指出的是，基于加速度传感器的方法评估能耗主要针对人运动的行为，如走路等日常活动。运动信息提取是指在加速度信号中通过信号处理挖掘出一些反映个人运动情况的信息，可提取的运动信息包括步数，路程，能量，速度，步长等等。

呼啦圈是一项很常见的日常运动,呼啦圈可以减肥,延长运动时间而且是持续性的运动,达到有氧运动的阶段,这样就可消耗身体储存的脂肪及过多的热量。但过于沉重的呼啦圈,相对的撞击的力量自然也成正比上升,因此可能会对脏腑构成威胁,特别对于老人和小孩都存在一定危险。外加摇呼啦圈的运动强度并不是很强,惟有延长运动时间而且是持续性的运动,才可以达到有氧运动的阶段,也只有在这个阶段,瘦腰计划才可以有效。

因此，需要一种可以监测人体日常运动的同时可以检测人体模拟呼啦圈运动的设备，当检测到身体腰部已经完成一定时间的适量的腰部运动，设备的马达震动提醒运动者，达到精准而且安全运动。一般正常成年人连续锻炼以15-20分钟最佳,每日运动时间保持在30-50分钟最好。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中运动监测设备中没有专门检测人体腰部模拟呼啦圈运动的功能的技术问题，提出一种可检测模拟呼啦圈运动的人体运动监测装置，以达到人们可以随时随地模拟呼啦圈运动，并记录及提醒运动者运动时间的长短，同时还能计算运动者的总运动消耗量。

本发明的方案是一种检测腰部模拟呼啦圈运动装置，其包括电源模块、三轴加速度模块、输出模块、通信模块、gps模块及微处理器模块，其特征在于，所述三轴加速度模块、输出模块、通信模块、gps模块均与微处理器模块电信号连接，所述三轴加速度模块、输出模块、通信模块、gps模块、微处理器模块均与所述电源模块电连接，所述输出模块包括震动器和led显示器，所述通信模块包括第一通信模块和第二通信模块。

所述三轴加速度模块包括一个三轴加速传感器，加速度传感器是一种重要的力学量传感器，是惯性测量和导航系统的主要惯性元件，电容式加速度传感器具有灵敏度高、动态范围宽、温度效应小、阻尼特性好、结构简单和体积小等优点，因此是日前研究和应用最多的硅微加速度传感器。由于模拟呼啦圈运动的运动者在水平方向的运动幅度较大，垂直方向的运动幅度较小，因此将x轴和y轴的带宽范围为：0.5hz-1600hz，z轴带宽范围为：0.5hz-550hz。

所述微处理器模块为arm微型处理器，对所述三轴加速度模块传输的x、y、z轴的数据进行分析和计算，加速度信号的峰值是一个非常有效的特征，文献认为有时它比一些信号的基本统计量，例如最大值、最小值、均值和方差更能揭示信号的特性。比如信号的峰值能反映人做运动的强度，因此利用它就能粗略区分基本的一些运动。为了抑制噪声的影响，有效地检测信号的峰值，也可以先对信号进行一系统列的预处理，包括对信号进行高斯滤波和中值滤波。

所述微处理器模块通过所述三轴加速度模块传输的x、y、z轴的数据转换成a、b、c三种波形，分别分析这三种波形的幅度，利用动作识别算法，日常基本的4重动作，静止，走路，跑步，跳，不同动作的加速度信号其失重现象和信号的峰值会有所不同，例如上跳时的失重时间较长，跑步时失重时间较短；与此同时，微处理器模块可以得到运动者在这三轴的运动幅度，并判断出运动者是否在做模拟呼啦圈运动，并且对运动者的运动时长进行计时，当所述时长超过预设的运动最佳时长，所述输出模块的所述震动器将提醒运动者到最佳运动效果。

所述微处理器模块将采集x、y、z轴的数据转换成a、b、c三种波形后通过所述第一通信模块传输到所述后台服务器，运用算法计算运动者运动消耗的能量并传回，通过所述输出模块的所述led显示器显示或通过所述第二通信模块传到客户端。其中后台服务器包括以下功能：运用算法计算运动者运动消耗的能量，并发处理多个连接，与客户端文件同步，客户端同步状况反馈，log机制，树形文件列表显示等。

所述通信模块为无线通信模块，可选为wifi模块、红外模块、gsm模块或蓝牙模块，包括第一通信模块和第二通信模块，所述第一通信模块与服务器后台连接，优选为wifi模块或gsm模块，所述第二通信模块与用户客户端连接，优选为蓝牙模块。

所述检测腰部模拟呼啦圈运动装置还包括一个外壳，所述外壳具有防水防汗功能，所述三轴加速度模块、输出模块、微处理器模块、gps模块、通信模块和电源模块设置在外壳内，并且所述外壳上还设置一个开关按键与所述电源模块相连。

一种可检测模拟呼啦圈运动的人体运动监测装置，其运行步骤为：

a．按下所述开关按键，将所述可检测模拟呼啦圈运动的人体运动监测装置初始化，并佩戴在腰间；

b．所述三轴加速度模块收集运动者在x、y、z轴上的运动信息，并传输到所述微处理器模块；

c．所述微处理器模块根据所述三轴加速度模块传输过来的运动者在x、y、z轴上的运动信息，并计算该运动信息是否符合模拟呼啦圈运动的阈值，即xy轴规律性的波动，而z轴的上下波动较小，如运动者所做的是非模拟呼啦圈运动则进行正常的人体运动信息提取，可提取的运动信息包括步数，路程，能量，速度，步长等等，并计算消耗的能量；如运动者所做的是模拟呼啦圈运动，则对运动者的运动时长进行计时；

d．根据步骤c中，如运动者所做的是非模拟呼啦圈运动，所述输出模块显示包括步数，路程，能量，速度，步长等运动信息，通过所述第一通信模块将这些信息传输到后台服务器，根据算法得到运动者运动消耗的能量，并通过所述输出模块显示，也可通过所述第二通信模块将这些信息传送到用户客户端中；

e．根据步骤c中，如运动者所做的是模拟呼啦圈运动，所述输出模块的所述显示器显示运动时长，当所述时长超过预设的运动最佳时长，所述输出模块的所述震动器将提醒运动者到最佳运动效果，同时也会通过所述第一通信模块将这些信息传输到后台服务器，根据算法得到运动者模拟呼啦圈运动消耗的能量。

本发明的优点在于:

(1)能在无呼啦圈的前提下检测呼啦圈运动，结合运动时间，完成适量的腰部运动。

(2)在监测日常运动的同时检测运动者是否在做模拟呼啦圈运动，并将对日常运动与模拟呼啦圈运动计算运动者运动消耗的能量。

(3)能准确判断运动者模拟呼啦圈运动的动作，并记录其模拟运动时长，避免模拟呼啦圈运动时间过长，造成运动伤害。

(4)本发明结构简单，佩戴方便，并具有防水防汗功能。

附图说明

图1是本发明的一种可检测模拟呼啦圈运动的人体运动监测装置结构示意图。

图2是本发明的三轴加速度模块采集的x、y、z轴分量的波形示意图。

图3是本发明的可检测模拟呼啦圈运动的人体运动监测装置的运行步骤框图。

图中：1-三轴加速度模块；2-微处理器模块；3-输出模块；4-电源模块；5-gps模块；6-第一通信模块；7-第二通信模块；8-通信模块；9-开关按键；10-后台服务器；11-用户客户端；12-外壳。

具体实施方式

为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

一种检测腰部模拟呼啦圈运动装置实施例一，如图1所示的，三轴加速度模块1、微处理器模块2、输出模块3、电源模块4、gps模块5、第一通信模块6、第二通信模块7、通信模块8、开关按键9、后台服务器10、用户客户端11、外壳12。三轴加速度模块1、输出模块3、gps模块5、第一通信模块6、第二通信模块7、通信模块8与微处理器模块2电信号连接，三轴加速度模块1、输出模块3、gps模块5、第一通信模块6、第二通信模块7、通信模块8、微处理器模块2与电源模块4电连接。

所述三轴加速度模块1包括一个三轴加速度传感器，由于不论是日常运动还是模拟呼啦圈运动的运动者在水平方向的运动幅度较大，垂直方向的运动幅度较小，因此将三轴加速度传感器的x轴和y轴的带宽范围为：0.5hz-1600hz，z轴带宽范围为：0.5hz-550hz。

微处理器模块2通过三轴加速度模块传输的x、y、z轴的数据转换成a、b、c三种波形，分别分析这三种波形的幅度，可以清楚得到运动者在这三轴的运动幅度，就可以判断出运动者是在做日常运动还是模拟呼啦圈运动。如图2所示，微处理器对a、b、c三种波形进行分析结果，并由此判断运动者是否在做模拟呼啦圈运动。

所述通信模块5为无线通信模块，可选为wifi模块、红外模块、gsm模块或蓝牙模块，包括第一通信模块6和第二通信模块7，所述第一通信模块6与后台服务器10连接，优选为wifi模块或gsm模块，所述第二通信模块7与用户客户端11连接，优选为蓝牙模块。

所述可检测模拟呼啦圈运动的人体运动监测装置还包括一个外壳12，该外壳具有防水防汗功能，所述三轴加速度模块1、微处理器模块2、输出模块3、电源模块4、gps模块5、通信模块8设置在所述外壳2内，并且所述外壳12上还设置一个开关按键9与所述电源模块4相连。

一种可检测模拟呼啦圈运动的人体运动监测装置，其运行步骤为：

a．按下所述开关按键9，将所述可检测模拟呼啦圈运动的人体运动监测装置初始化，并佩戴在腰间；

b．所述三轴加速度模块1收集运动者在x、y、z轴上的运动信息，并传输到所述微处理器模块2；

c．所述微处理器模块2根据所述三轴加速度模块1传输过来的运动者在x、y、z轴上的运动信息，并计算该运动信息是否符合模拟呼啦圈运动的阈值，即xy轴规律性的波动，而z轴的上下波动较小，如运动者所做的是非模拟呼啦圈运动则进行正常的人体运动信息提取，可提取的运动信息包括步数，路程，能量，速度，步长等等，并计算消耗的能量；如运动者所做的是模拟呼啦圈运动，则对运动者的运动时长进行计时；

d．根据步骤c中，如运动者所做的是非模拟呼啦圈运动，所述输出模块3显示包括步数，路程，能量，速度，步长等运动信息，通过所述第一通信模块6将这些信息传输到后台服务器10，根据算法得到运动者运动消耗的能量，并通过所述输出模块3显示，也可通过所述第二通信模块6将这些信息传送到用户客户端11中；

e．根据步骤c中，如运动者所做的是模拟呼啦圈运动，所述输出模块3的所述显示器显示运动时长，当所述时长超过预设的运动最佳时长，所述输出模块3的所述震动器将提醒运动者到最佳运动效果，同时也会通过所述第一通信模块6将这些信息传输到后台服务器10，根据算法得到运动者模拟呼啦圈运动消耗的能量。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。