基于自主式运动识别技术的私人教练智能手环的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属智能手环技术领域，涉及基于自主式运动识别技术的私人教练智能手 环，特别是涉及自建标准库和自主更新标准库的基于自主式运动识别技术的私人教练智能 手环，具体是涉及一种融合自主定义标准库、运动识别以及自主矫正标准动作等三个功能 为一体的基于自主式运动识别技术的私人教练智能手环。
【背景技术】
[0002] 随着生活水平的提高，人们越来越关注健康，各种智能手环也应运而生，尤其是现 在健身浪潮正盛，智能手环市场相比于之前关注度变得更高。
[0003] 智能手环的功能相对简单，主要就是给健身用户设计，它可以记录你一天的活动 情况，然后将数据输出到计算机或是手机上进行数据分析。
[0004] 目前热门的产品有Fitbit Force智能手环，是之前备受关注的Fitbit Flex升级 款式，在功能上能够记录运动消耗量、食物摄入量，还包括睡眠记录、震动闹钟、无线同步等 功能，新增的高度感应器可以让用户更好地记录每天爬楼的活动量，OLED显示器除了显示 时间外，还可以对目前功能以及运动数值进行查看。
[0005] Jawbone Up24是之前经典智能手环Jawbone UP 2的升级款式。Jawbone Up24在 功能方面包括：运动消耗量、睡眠记录（切换到睡眠模式后会通过睡眠过程中肢体的活动 程度来判断有效睡眠时间）、无痛闹钟。Jawbone Up24手环还包含贴心的空闲提醒：可以设 定一个时间长度，当静止时间达到设置时间时会震动提醒用户。
[0006] 体育巨头也推出了 NIKE的第二代Fuelband手环--NIKE Fuelband SE。这款产 品在功能上更加偏向于运动以及社交，共可以记录你的三项运动数据，即步数、消耗的卡路 里以及Nike Fuel。这其中所谓的Fuel实际上是Nike根据你的运动消耗创造出的一种新 的计量单位，你可以通过电脑或APP自行设定每天的目标数值，而手环上的20枚LED彩灯 则会时刻提醒你的成进度。当彩灯全亮时，手环会显示一段动画并出现"Goal"的字样。
[0007] Garmin (佳明）推出了旗下首款智能穿戴设备--Garmin Vivofit智能手环。这 款手环可以将运动步数、距离、卡路里等数值直观反应出来，它时尚炫酷的外形还可以当手 表使用。Vivofit智能手环支持长达1年的超长续航时间，可保证用户获得持续而完整的数 据资料。另外，Vivofit兼容ANT+心率带，可以显示用户的心率变化。
[0008] 作为芬兰著名的运动腕表品牌Polar博能，2013年10月发售的这款Polar loop 智能手环，外观类似Fuelband，但是却是高级了不少：可实时测量心率（需要配合心率带， 另购）、运动状况、卡路里消耗等等，并通过腕带上的LED显示屏实时反馈具体数值。如果坐 的太久，腕带还会提醒你注意活动。可以进行睡眠质量跟踪。支持连接iPhone或PC，据官 网和外媒测评称可以佩戴着游泳，这样实用性便大大增加。更能体贴的结合用户自身的身 体情况，给出合理的运动建议。
[0009] 比于其他智能手环，Misfit Shine做得更彻底，原型的表盘没有设计任何显示屏， 而在佩戴方式上也很独特，带了一条橡胶腕带和一个磁性橡胶带，所以这条"手环"不仅能 带在手腕上，还可以随手夹在裤兜或者上衣上，在进行不同的运动时，都可以保证佩戴时的 舒适性。Shine除了可以记录日常的步行数据外，还支持睡眠监控、骑车、游泳、网球、篮球、 足球等其他运动模式。
[0010] 最近一款名为"GOQii"的新型运动手环便以此为产品理念，除了使用传感器追踪 用户运动情况，还通过社交网络平台，组件庞大的"健身教练、健康顾问"云服务，为用户提 供更权威的健康监测体验。
[0011] GOQii的核心部分则是应用程序，它看上去像是一个社交平台，集合了大量健身教 练和健康顾问，让用户可以根据自己的运动和身体情况进行选择。今年4月，GOQii将首先 在印度市场启动公测，已经招募了 500名健身教练；在未来两年至三年内，教练数量将增加 至5000名，每一名教练都将被分配到一定数量的普通用户，一个普通用户一天可以联系教 练两至三次，获得指导。另外，订阅服务还包括一个鼓励服务，用户在完成一定目标时将会 获得真正人声的鼓励，而非合成语音。
[0012] 然而目前具有运动识别动能的智能手环主要基于现有的专家知识库进行运动识 另IJ，只能将识别到的动作与专家知识库进行比较分析，供用户查看学习。这些设备并不能自 主定义标准动作和构建私人的标准库；专家知识库也不能提供自主矫正标准动作的功能。
【发明内容】
[0013] 本发明为了解决自主定义标准动作、运动识别以及自主矫正标准库的问题，提供 基于自主式运动识别技术的私人教练智能手环，特别是提供自建标准库和自主更新标准库 的基于自主式运动识别技术的私人教练智能手环，是一种融合自主定义标准库、运动识别 以及自主矫正标准动作等三个功能为一体的基于自主式运动识别技术的私人教练智能手 环。
[0014] 本发明的基于自主式运动识别技术的私人教练智能手环，包括同步键、六轴加速 度传感器、数据传输模块、服务器、震动器、显示屏幕和电池，所述基于自主式运动识别技术 的私人教练智能手环还包括标准库、自学习模块和终端设备；
[0015] 所述基于自主式运动识别技术的私人教练智能手环有三种模式：定义动作模式、 运动识别模式和训练模式；
[0016] 定义动作模式下，用户自主定义标准动作并构建标准库；六轴加速度传感器记录 下建库动作的运动数据，通过数据传输模块传输至终端设备；终端设备对该建库动作的运 动数据定义动作名称，并通过数据传输模块将运动数据和动作名称传输至服务器；服务器 对数据进行分析并解算出其运动特征，确定维度后与动作名称一起构建标准库；
[0017] 运动识别模式下，运动数据通过数据传输模块传输至服务器，服务器对数据进行 解算分析，并与标准库中的动作相匹配；匹配成功后，将动作名称、与标准库对比后的运动 数据以及该动作先前的运动数据的平均值与标准库对比后的数据通过数据传输模块传输 至终端设备供用户查看学习；
[0018] 训练模式下，在终端设备上选择要训练的动作并进行运动，所述基于自主式运动 识别技术的私人教练智能手环根据自学习模块中的预测算法，利用运动的新数据以及标准 库中的历史数据预测出更标准的动作，从而自主矫正标准动作，更新标准库；
[0019] 所述构建标准库的步骤为：
[0020] (1)选择定义动作模式，并做建库动作；
[0021] (2)六轴加速度传感器记录运动数据；
[0022] (3)运动数据通过数据传输模块同步到终端设备，用户在终端设备上定义动作名 称；
[0023] (4)运动数据和定义动作名称通过数据传输模块上传至服务器；
[0024] (5)服务器对数据进行分析，解算出运动特征，并在服务器中记录为带有名称的运 动特征；
[0025] (6)确定运动特征的维度；
[0026] (7)用带有名称的确定维度后的运动特征构建标准库；
[0027] 所述更新标准库的步骤为：
[0028] (1)选择训练模式；
[0029] (2)在终端设备上选择要训练的动作并进行运动；
[0030] (3)六轴加速度传感器记录运动数据；
[0031] (4)运动数据通过数据传输模块同步至服务器；
[0032] (5)服务器对数据进行分析，解算出运动特征；
[0033] (6)统一新录入的运动特征的维度使其与标准库中运动特征的维度一致；
[0034] (7)根据标准库中的数据以及统一维度后的新录入数据，用自回归模型预测算法 预测出更加标准的动作，替代标准库中该动作的原来数据，从而更新标准库，但保存历史数 据。
[0035] 作为优选的技术方案：
[0036] 如上所述的基于自主式运动识别技术的私人教练智能手环，所述构建标准库的具 体步骤为：
[0037] (1)戴上智能手环，在智能手环的显示屏幕上选择定义动作模式，并做建库动作；
[0038] (2)六轴加速度传感器记录一次运动数据，即采集到的手部运动的加速度组成的 矩阵，记为
[0039]
[0040] 其中，q=l，2，...，q为自然数，aq表示采集到的第q个动作沿X、Y和Z轴的加 速度组成的矩阵；
[0041] 第一行表示沿X轴的手部加速度，Axr表示该动作进行时传感器采集到的沿X轴 的第1个手部加速度，表示该动作进行时传感器采集到的沿X轴的第2个手部加速度， ??表示该动作进行时传感器采集到的沿X轴的第1个手部加速度；
[0042] 第二行表示沿Y轴的手部加速度，3^表示该动作进行时传感器采集到的沿Y轴 的第1个手部加速度，表示该动作进行时传感器采集到的沿Y轴的第2个手部加速度， 表示该动作进行时传感器采集到的沿Y轴的第1个手部加速度；
[0043] 第三行表示沿Z轴的手部加速度，％2:1表示该动作进行时传感器采集到的沿Z轴 的第1个手部加速度，表示该动作进行时传感器采集到的沿Z轴的第2个手部加速度， 表示该动作进行时传感器采集到的沿Z轴的第1个手部加速度；
[0044] 1表示采样个数；
[0045] (3)打开终端设备，并触按该手环上的同步键，此时运动数据会通过数据传输模块 同步到终端设备，用户在终端设备上给该矩阵数据前面添加要定义的动作名称，并形成一 个集合作为一个整体；
[0046] (4)由该动作的矩阵数据和定义的动作名称形成的集合作为一个整体通过数据传 输模块同步