专利名称：一种自动区分行走与跑步模式的速度检测装置及其方法
技术领域：
本发明涉及人体运动测量及健康管理，尤其涉及一种自动区分行走与跑步模式的速度检测装置及其方法。
背景技术：
在现代社会中，随着经济技术的快速发展，工业生产和生活设施的自动化程度的提高，人类的生产和生活方式正在发生深刻改变，由于人们的体力活动明显减少，导致的运动不足、摄入能量过剩成为了普遍存在的社会问题之一。身体活动作为人类行为的一个重要部分，与人类的健康息息相关。医学研究表明，能量代谢失衡是肥胖症、高血压、糖尿病、 心脏病、脑卒中等慢性非传染性疾病的重要诱因，保持能量平衡是防治代谢性疾病的关键。人们在日常生活中，要进行各种活动，在活动过程中，针对不同的人群，要对应不同的运动量，进行健康管理。人类的体力活动，尤其是在有计划的健身运动中，走、跑和走跑相间等步行运动占据至关重要的位置，而步行和跑步是既有益健康又非常普遍的体力活动。对步行运动的速度进行实时监测和管理，是指导科学健身、维持摄入-消耗能量平衡的基本前提。同样，在体育训练中，为使运动员的训练效果达到最好，也需要对其速度进行测定。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供了一种自动区分行走与跑步模式的速度检测装置及其方法。本发明产品的技术方案是该装置包括外壳、加速度信号采集模块、信号实时处理模块、数据存储模块、液晶显示模块、计时模块、计算机通信接口、电源和按键装置，所述电源与加速度信号采集模块和信号实时处理模块连通，加速度信号采集模块、数据存储模块、 计算机通信接口分别与信号实时处理模块连通，信号实时处理模块连通至液晶显示模块， 所述按键装置连通至信号实时处理模块，所述的数据存储模块内预置有速度模型。所述的加速度信号采集模块由三轴加速度传感器和加速度信号采集电路组成。所述的电源是纽扣电池，提供3V电压。本发明方法的技术方案是包括下述步骤1)通过按键装置将使用者的个人信息如身高、体重、年龄、性别输入到本装置中， 该装置可配备在人体腰部或颈部或上衣口袋或挎包内；2)加速度信号采集模块的三轴加速度传感器和加速度信号采集电路可从配备装置的人体运动中产生的加速度值来提取人体步态特征，检测出运动步频X，加速度最大值 Amax，Z向加速度均值Azavk,根据这三个值构建速度模型y，y = (χ-145) +m(Amax_a) +η (AzAVE-b)， 其中a、b为动态阀值，m、η为回归方程系数；3)采集到的信号传输到信号实时处理模块中，结合计时模块产生的时间窗口进行数据的实时处理，由信号实时处理模块将采集到的速度模型y与数据存储模块内预置的速度模型K进行模式识别，不同运动模式对应不同的速度模型公式，若y < K，则判定为行走模式，若y > K，则判定为跑步模式，其中，K为设定常数，两种模式有相应的速度公式，根据速度公式即可求得速度，即可对行走与跑步模式分别进行速度预测；4)实时处理模块将得出的速度数值发送给液晶显示模块，或将速度数值通过计算机通信接口发送给上位机。本发明能够自动识别步行与跑步运动模式，分别得出步行与跑步模式下的速度， 不需要手工进行行走与跑步模式的选择，而且在使用时只需要输入身高、体重、年龄、性别等个人信息，不需要输入步幅信息，简化了操作，不同的速度模型自动识别运动模式对应不同的速度公式，根据速度公式即可对行走与跑步模式分别进行速度预测，提高了速度的预测精度。
图1是本发明装置各功能机构的示意图。图中1是电源，2是按键装置，3是三轴加速度传感器，4是加速度信号采集电路，5 是信号实时处理模块，6是计时模块，7是数据存储模块，8是液晶显示模块，9是计算机通信接口。图2是本发明的数据处理流程图。图3是本发明装置的外部结构示意图。图中2是按键装置，8是液晶显示模块，9是计算机通信接口，10是外壳。
具体实施例方式一种自动区分行走与跑步模式的速度检测装置，该装置包括外壳10、加速度信号采集模块、信号实时处理模块5、数据存储模块7、液晶显示模块8、计时模块6、计算机通信接口 9、电源1和按键装置2，所述电源1与加速度信号采集模块和信号实时处理模块5连通，加速度信号采集模块、数据存储模块7、计算机通信接口 9分别与信号实时处理模块5连通，信号实时处理模块5连通至液晶显示模块8，所述按键装置2连通至信号实时处理模块 5，所述的数据存储模块7内预置有速度模型。所述的加速度信号采集模块由三轴加速度传感器3和加速度信号采集电路4组成，所述的电源1是纽扣电池，提供3V电压。一种自动区分行走与跑步模式的速度检测方法，包括下述步骤1)通过按键装置2将使用者的个人信息如身高、体重、年龄、性别输入到本装置中，该装置可配备在人体腰部或颈部或上衣口袋或挎包内；2)加速度信号采集模块的三轴加速度传感器3和加速度信号采集电路4可从配备装置的人体运动中产生的加速度值来提取人体步态特征，检测出运动步频X，加速度最大值 Amaz，Z向加速度均值Azavk,根据这三个值构建速度模型y，y = (χ-145) +m(Amax_a) +η (AzAVE-b)， 其中a、b为动态阀值，m、η为回归方程系数；3)采集到的信号传输到信号实时处理5模块中，结合计时模块6产生的时间窗口进行数据的实时处理，由信号实时处理模块5将采集到的速度模型y与数据存储模块7内预置的速度模型K进行模式识别，不同运动模式对应不同的速度模型公式，若K，则判定为行走模式，若y > K，则判定为跑步模式，其中，K为设定常数，两种模式有相应的速度公式，根据速度公式即可求得速度，即可对行走与跑步模式分别进行速度预测； 4)实时处理模块5将得出的速度数值发送给液晶显示模块8，或将速度数值通过
计算机通信接口 9发送给上位机。
权利要求
1.一种自动区分行走与跑步模式的速度检测装置，该装置包括外壳、加速度信号采集模块、信号实时处理模块、数据存储模块、液晶显示模块、计时模块、计算机通信接口、电源和按键装置，其特征在于所述电源与加速度信号采集模块和信号实时处理模块连通，加速度信号采集模块、数据存储模块、计算机通信接口分别与信号实时处理模块连通，信号实时处理模块连通至液晶显示模块，所述按键装置连通至信号实时处理模块，所述的数据存储模块内预置有速度模型。
2.根据权利要求1所述的一种自动区分行走与跑步模式的速度检测装置，其特征在于所述的加速度信号采集模块由三轴加速度传感器和加速度信号采集电路组成。
3.根据权利要求1所述的一种自动区分行走与跑步模式的速度检测装置，其特征在于所述的电源是纽扣电池，提供3V电压。
4.根据权利要求1所述的一种自动区分行走与跑步模式的速度检测装置，其特征在于该装置可配备在人体腰部或颈部或上衣口袋或挎包内。
5.一种自动区分行走与跑步模式的速度检测方法，其特征在于，包括下述步骤1)通过按键装置将使用者的个人信息如身高、体重、年龄、性别输入到本装置中，该装置可配备在人体腰部或颈部或上衣口袋或挎包内；2)加速度信号采集模块的三轴加速度传感器和加速度信号采集电路可从配备装置的人体运动中产生的加速度值来提取人体步态特征，检测出运动步频X，加速度最大值Amax，Z 向加速度均值K隱’根据这三个值构建速度模型y，y = (x-145) +m (Afflax-a) +η (AzAVE-b)，其中 a、b为动态阀值，m、η为回归方程系数；3)采集到的信号传输到信号实时处理模块中，结合计时模块产生的时间窗口进行数据的实时处理，由信号实时处理模块将采集到的速度模型y与数据存储模块内预置的速度模型K进行模式识别，不同运动模式对应不同的速度模型公式，若y ^ K，则判定为行走模式， 若y > K，则判定为跑步模式，其中，K为设定常数，两种模式有相应的速度公式，根据速度公式即可求得速度，即可对行走与跑步模式分别进行速度预测；4)实时处理模块将得出的速度数值发送给液晶显示模块，或将速度数值通过计算机通信接口发送给上位机。
全文摘要
本发明涉及一种自动区分行走与跑步模式的速度检测装置及其方法。该装置包括外壳、加速度信号采集模块、信号实时处理模块、数据存储模块、液晶显示模块、计时模块、计算机通信接口、电源和按键装置，所述的数据存储模块内预置有速度模型。本发明能够自动识别步行与跑步运动模式，分别得出步行与跑步模式下的速度，不需要手工进行行走与跑步模式的选择，而且在使用时只需要输入身高、体重、年龄、性别等个人信息，不需要输入步幅信息，简化了操作，不同的速度模型自动识别运动模式对应不同的速度公式，根据速度公式即可对行走与跑步模式分别进行速度预测，提高了速度的预测精度。
文档编号G01P3/00GK102243248SQ20111008867
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者杨媛如, 赖顺德 申请人:可瑞尔科技(扬州)有限公司