一种游泳监测方法技术

本发明专利技术属于运动监测领域，涉及一种游泳监测方法。本发明专利技术所述设备的重力传感器通过对X、Y、Z三个轴向的数据进行平均值滤波，并结合判定公式，通过对数据结果的形状和数值大小来确定不同的泳姿。相比现有技术填补了运动检测设备在游泳检测方面的空白；可加入穿戴设备，增加现有可穿戴设备的功能，具有极大的市场经济价值和前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于运动监测领域，具体涉及一种游泳监测方法。
技术介绍
近年来，由于运动传感器可以实时记录人体的运动状态，方便携带且价格低廉，近年来已逐渐成为研究热点，如最近人们经常使用的计步器、骑行计、配载有运动装置的运动手表、手机等移动设备，可以使人们随时了解自己的运动状态及体能状况，所得的体能状况数据对锻炼者的身体状况进行了及时反馈并可用于后续的健康分析；在众多体育运动项目中，游泳由于具有一定的运动强度，但又区别于地上器械训练，是一种很柔和的运动方式，人在游泳时，通常会利用水的浮力俯卧或仰卧于水中，全身松弛而舒展，使身体得到全面、匀称、协调的发展，使肌肉线条流畅，并且对心血管系统的改善有相当重要的作用，此外游泳时水的压力和阻力还对心脏和血液的循环起到特殊的作用，因而得到越来越多人的青睐，目前对游泳监测器的开发与应用还不是很广泛，现有游泳监测器通常是用来使游泳人员在溺水时能够及时发出求救信号，保证救援人员能够及时赶到，对目标进行施救；另外一种游泳监测器是采用动作感应技术，可以记录下游过的圈数，总距离，热量消耗值，单圈时间等数据，但是上述游泳监测器监测的信号和发挥的功能有限，并且无法提供不同泳姿的相关技能参数，无法进一步制定不同的运动计划。为了解决上述技术问题，中国专利文献CN102481479A公开了一种游泳监测器，其包括运动感测装置和控制器，能够检测多个相互正交轴上的运动，所述检测器被用于捕获所述运动感测装置所产生的运动数据，并且参照所收集到的运动数据产生游泳运动信息，其中所述控制器被布置用于参照在至少一个所选方向上检测到的节律运动模式来产生游泳姿势信息。其通过识别不同运动的主导方向来判断属于哪种泳姿，但是对于游泳姿态较为接近的几种泳姿，其监测不够精确；另外对于划水检测，其一旦在主导方向上出现峰值，则计数一次划水，此种计数方法依然存在统计数据不够精确的问题。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术中对游泳监测研究较少，且已有的游泳监测方法多是基于人体躯干运动，对不同的泳姿的判定方法和划水次数的技术方法不够精确，从而提出一种基于手腕位置的游泳监测方法。为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种游泳监测方法，用于采集游泳者在X、Y、Z三个轴向的加速度值来判定得到的泳姿信息，泳姿信息包括蝶泳、仰泳、蛙泳、自由泳，所述方法包括如下步骤：S1)在t0-t1的ΔT时段内采集游泳者在X、Y、Z三个轴向的加速度值x、y、z；X为游泳前进方向，Y为横向，Z为水平垂直方向；S2)求得夹角值x-y在ΔT时段内的平均值A0；求得夹角值x-z在ΔT时段内的平均值为A1；S3)根据计算结果A0、A1与阈值hxy0、hxz0、hxy1、hxz1比较进行泳姿预判，当(A0＞hxy0)&&(A1＞hxz0)或者(A0＜hxy1)&&(A1＜hxz1)时，则转到步骤S4，当-hxy＜A0＜hxy转到步骤S9；S4)将三轴数据向量乘以矩阵R→=cosπ4-sinπ40sinπ4cosπ40001]]>得从而得到向量之差dV(t)＝V(t)-V(t-1)；求得ΔT时段内V(t)*dV(t)之和S5)自由泳蝶泳的向量在X/Z平面投影后可找出的分隔比例参数α、β如果满足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)转到步骤S7，如果不满足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)，则为自由泳；S6)计算加速度值Y轴参数y在ΔT时段内的数据平均值；S7)如果ΔT时段内Y轴的加速度值y大于其数据平均值的数量，与y的总数量比值小于阈值r0，则判定为蝶泳，否则为自由泳，其中，r0＜0.5，；S8)计算(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切值，求其平均值；S9)提取(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切平均值的最大值max与最小值min；S10)当(max-min)*100％/min＞26％时，判定为蛙泳；当(max-min)*100％/min＜10％时，判定为仰泳；当10％＜(max-min)*100％/min＜26％，则计算在Y轴上相隔n个点的数据之差，并进行平均值滤波：S11)根据条件Dy数据连续增加或连续减小n-2次以上，且单个周期大于限制周期长度，则找出Dy的波峰值Pn及波谷值Vn；S12)求出相邻波峰差值的绝对值Sp＝abs(Pn-Pn-1)，相邻波谷差值的绝对值Sv＝abs(Vn-Vn-1)，相隔的波峰差值的绝对值Ip＝abs(Pn-Pn-2)，相隔的波谷差值的绝对值Iv＝abs(Vn-Vn-2)；S13)如果经过m次以上的检测直到满足[(Sp＞20)&&(Ip＜10)]||[(Sv＞20)&&(Iv＜10)]的几率大于50％，判定为蛙泳；当均不符合上述条件时候，则判定为仰泳。优选的，所述的监测方法，所述监测方法的S9步骤中，计算(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切平均值的公式分别为：计算z与y、z与x、x与y之间反正切平均值；更为优选的，所述监测方法的S11步骤中，次数n为7-9次。进一步的，所述监测方法还包括游泳启动检测步骤，具体步骤为：在预备5秒钟静止后，当加速度传感器三轴中有一个轴的加速度值连续上升或下降超过阈值TH三次以上，且三轴数据x，y，z的平方和x2+y2+z2大于7000或小于2500，则判定为启动。更为进一步的，所述的监测方法，还包括游泳启动检测步骤，具体步骤为：利用所述传感器的运动数据进行递推平均值滤波得到的滤波后数据波形D；找出一个波谷值min后，等待高度大于H1的波峰值max，计算上升过程的中间值M＝min+(max-min)/2；根据M的大小，等待数据过波峰后出现满足Dn-1＜M＜Dn的对应数据点，如果下降过程没有遇到对应点，或由波谷min到出现对应点的时间T小于时间阈值p，则等待下一次波峰值max重新计算M值，并寻找新的M值对应点；超时5s则重新获取波谷值min。进一步的，所述的监测方法，还包括游泳转身检测步骤，所述游泳转身检测步骤包括：在检测划水时获得划水周期T；取平均值滤波后的传感器X轴Y轴数据，计算T个数据前后差值XT+n-Xn和YT+n-Yn，结果经过平均值滤波，得到两条简单的波形Xd和Yd；获取Xd和Yd的动态波峰波谷值变化；以及当在2S内，Xd或Yd骤变为前两次波峰或波谷值的平均值的1.5倍以上，或者Xd和Yd在2S内都超过前两次波峰或波谷平均值与阈值H之和，则判定为转身。更为进一步的，所述的监测方法，所述波形波峰或波谷的检测方法为：假如当前数据D1大于前一次数据D0，且此时波形状态为下降，则取D0为波谷数据，同时波形状态转为上升；同理当当前数据D1＜D0，此时波形状态为上升，则取D0为波峰数据，同时波形状态转为下降。优选的，任一所述监测方法，所述游泳姿势只在稳定的划水过程中获取数据进行计算、判定；转身检测适用于单次游泳过程无暂停，无泳姿突变的异常情况。优选的，任一所述监测方法，所述步骤S2)中计算夹角值x-y在ΔT时段内的平均值A0的公式为：计算得夹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种游泳监测方法，用于采集游泳者在X、Y、Z三个轴向的加速度值来判定得到的泳姿信息，泳姿信息包括蝶泳、仰泳、蛙泳、自由泳，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1)在t0‑t1的ΔT时段内采集游泳者在X、Y、Z三个轴向的加速度值x、y、z；X为游泳前进方向，Y为横向，Z为水平垂直方向；S2)求得夹角值x‑y在ΔT时段内的平均值A0；求得夹角值x‑z在ΔT时段内的平均值为A1；S3)根据计算结果A0、A1与阈值hxy0、hxz0、hxy1、hxz1比较进行泳姿预判，当(A0＞hxy0)&&(A1＞hxz0)或者(A0＜hxy1)&&(A1＜hxz1)时，则转到步骤S4，当‑hxy＜A0＜hxy转到步骤S9；S4)将三轴数据向量乘以矩阵得从而得到向量之差dV(t)＝V(t)‑V(t‑1)；求得ΔT时段内V(t)*dV(t)之和S5)自由泳蝶泳的向量在X/Z平面投影后可找出的分隔比例参数α、β如果满足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)转到步骤S7，如果不满足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)，则判定为自由泳；S6)计算加速度值Y轴参数y在ΔT时段内的数据平均值；S7)判断ΔT时段内Y轴的加速度值y与加速度值y的平均值之差与速度y的总数量比值是否小于阈值r0，如果小于，则判定为蝶泳；否则为自由泳，其中，r0＜0.5；S8)计算(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切值，求其平均值；S9)提取(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切平均值的最大值max与最小值min；S10)当(max‑min)*100％/min＞26％时，判定为蛙泳；当(max‑min)*100％/min＜10％时，判定为仰泳；当10％＜(max‑min)*100％/min＜26％，则计算在Y轴上相隔n个点的数据之差，并进行平均值滤波：S11)根据条件Dy数据连续增加或连续减小n‑2次以上，且单个周期大于限制周期长度，则找出Dy的波峰值Pn及波谷值Vn；S12)求出相邻波峰差值的绝对值Sp＝abs(Pn‑Pn‑1)，相邻波谷差值的绝对值Sv＝abs(Vn‑Vn‑1)，相隔的波峰差值的绝对值Ip＝abs(Pn‑Pn‑2)，相隔的波谷差值的绝对值Iv＝abs(Vn‑Vn‑2)；S13)如果经过m次以上的检测直到满足[(Sp＞20)&&(Ip＜10)]||[(Sv＞20)&&(Iv＜10)]的几率大于50％，判定为蛙泳；当均不符合上述条件时候，则判定为仰泳。...

【技术特征摘要】
1.一种游泳监测方法，用于采集游泳者在X、Y、Z三个轴向的加速度值来判定得到的泳姿信息，泳姿信息包括蝶泳、仰泳、蛙泳、自由泳，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1)在t0-t1的ΔT时段内采集游泳者在X、Y、Z三个轴向的加速度值x、y、z；X为游泳前进方向，Y为横向，Z为水平垂直方向；S2)求得夹角值x-y在ΔT时段内的平均值A0；求得夹角值x-z在ΔT时段内的平均值为A1；S3)根据计算结果A0、A1与阈值hxy0、hxz0、hxy1、hxz1比较进行泳姿预判，当(A0＞hxy0)&&(A1＞hxz0)或者(A0＜hxy1)&&(A1＜hxz1)时，则转到步骤S4，当-hxy＜A0＜hxy转到步骤S9；S4)将三轴数据向量乘以矩阵得从而得到向量之差dV(t)＝V(t)-V(t-1)；求得ΔT时段内V(t)*dV(t)之和S5)自由泳蝶泳的向量在X/Z平面投影后可找出的分隔比例参数α、β如果满足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)转到步骤S7，如果不满足(|Z|＞α*|X|)&&(|Z|＜β*|X|)，则判定为自由泳；S6)计算加速度值Y轴参数y在ΔT时段内的数据平均值；S7)判断ΔT时段内Y轴的加速度值y与加速度值y的平均值之差与速度y的总数量比值是否小于阈值r0，如果小于，则判定为蝶泳；否则为自由泳，其中，r0＜0.5；S8)计算(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切值，求其平均值；S9)提取(z，y)、(z，x)、(x，y)反正切平均值的最大值max与最小值min；S10)当(max-min)*100％/min＞26％时，判定为蛙泳；当(max-min)*100％/min＜10％时，判定为仰泳；当10％＜(max-min)*100％/min＜26％，则计算在Y轴上相隔n个点的数据之差，并进行平均值滤波：S11)根据条件Dy数据连续增加或连续减小n-2次以上，且单个周期大于限制周期长度，则找出Dy的波峰值Pn及波谷值Vn；S12)求出相邻波峰差值的绝对值Sp＝abs(Pn-Pn-1)，相邻波谷差值的绝对值Sv＝abs(Vn-Vn-1)，相隔的波峰差值的绝对值Ip＝abs(Pn-Pn-2)，相隔的波谷差值的绝对值Iv＝abs(Vn-Vn-2)；S13)如果经过m次以上的检测直到满足[(Sp＞20)&&(Ip＜10)]||[(Sv＞20)&&(Iv＜10)]的几率大于50％，判定为蛙泳；当均不符合上述条件时候，则判定为仰泳。2.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法的S9步骤中，计算(z，y)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑仕弘，邓志强，
申请(专利权)人：天彩电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44