【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及运动参数监测，尤其是涉及一种基于三维滚珠的运动量监测方法及系统。
技术介绍
1、动物行为研究和运动监测对于生态学、行为学等领域具有重要意义。
2、公告号为cn112273271a的专利技术专利具体公开了一种动物运动量测量监测方法，本公开技术的一种动物运动量监测系统，包括运动器材、计数器和处理器，运动器杆限定动物运动过程的最小运动量，计数器计取最小运动量的循环次数，处理器通过基本运动量以及循环次数获得实际运动量。本方案相对于现有技术，通过处理器、计数器等器件实现运动运动量的监测，大大提高了动物运动量的监测精度，并且，动物运动量监测方便；
3、目前的监测方法存在着复杂的设备安装和数据采集过程，导致数据采集的不准确或不实时等问题。因此，需要一种高效、准确且实时的动物运动量和行为数据采集方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于三维滚珠的运动量监测方法及系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于三维滚珠的运动量监测方法，包括如下步骤：
3、s1、使用滚珠开关：将三个维度的滚珠开关(分别对应xyz轴)固定在动物身上适当位置，当动物行动时，由于惯性作用使滚珠移动并触发开关信号；
4、s2、采集开关信号：利用传感器采集滚珠开关的触发信号，确定动物运动的开始和结束时间；
5、s3、计算速度信号：根据滚珠与传感器接触的时间和距离，计算出动物的运动
6、s4、运动状态判断：根据开关信号和速度信号，cpu判断动物的运动状态(静止、行走、奔跑等)、方向和速度。
7、优选的，所述步骤s1中首先需要对动物动作定义，并对动作数据重要性进行优先分配；
8、其中包括如下步骤：
9、s1-1、动作定义：根据具体需求，定义动物的具体动作，如走路、跳跃、慢跑；
10、s1-2、影响权重分配：根据动作的重要程度和对总体运动量的影响程度，为每个动作分配相应的权重，权重值根据数据分析得出。
11、优选的，所述权重值计算公式如下：
12、运动速度：快速运动通常意味着更高的能量消耗和更重要的运动状态，因此将速度作为一项权重因素；
13、权重因子1＝运动速度；
14、运动方向变化程度：当动物改变运动方向时，通常意味着更高的活动水平和更多的运动相关信息，因此，可以将运动方向变化程度作为另一个权重因素；
15、权重因子2＝运动方向变化程度；
16、持续时间：持续时间表示动物在某个特定状态下停留的时间长度，在一段较长的时间内，动物可能更深入地参与某种运动，因此可以将持续时间作为权重因素；
17、权重因子3＝持续时间；
18、根据以上三个权重因素，我们可以构建一个运动数据权重公式：
19、运动数据权重＝(权重因子1*权重因子2*权重因子3)/n
20、其中，n是一个归一化因子，用于确保权重值在合理范围内，根据需求调整归一化因子的取值。
21、优选的，所述步骤s3中计算速度信号中采用修正运动量数据提高计算结果的准确性，通过监测运动方向的变化程度，对频偏进行修正，当设备运动方向变化较大时，采用较高的修正系数进行频偏修正；当设备运动方向变化较小时，采用较低的修正系数进行频偏修正。
22、优选的，所述步骤s3中计算速度信号中还包括对数据采样率，数据采样率指在一定时间内对信号进行采样的次数。
23、优选的，所述数据纠偏修正与数据采样率步骤如下：
24、步骤a、利用定位技术获取通讯设备的位置信息；
25、步骤b、监测设备的运动方向变化程度，计算修正系数；
26、步骤c、根据采样率对信号进行采样，获取频偏测量数据；
27、步骤d、利用算法对测量数据进行处理；
28、步骤e、根据修正系数和滤波后的数据，计算修正后的频偏值。
29、优选的，所述步骤a、数据纠偏修正与数据采样率步骤中定位技术采用gps定位系统获取通讯设备的经纬度坐标。
30、优选的，所述步骤d中利用卡尔曼滤波算法对测量数据进行滤波和平滑处理。
31、优选的，所述步骤e，当计算修正后的频偏值后对输出修正后的频偏值，用于通信系统的校正和补偿。
32、一种基于三维滚珠的运动量监测系统，包括软件系统：控制主模块、数据处理单元、数据传输模块、gps定位模块；
33、硬件设备包括服务器主体、滚珠监测设备以及传感器组件；
34、其中滚珠监测设备配合传感器组件固定在动物身上适宜位置，传感器组件内置数据反馈单元；
35、通过传感器组件配合滚珠监测设备获取动物肢体活动数据信息经过数据反馈单元反馈，数据传输模块传输反馈至控制主模块，控制主模块通过对数据处理单元计算处理，得出动物运输详细数据内容计算出准确数值。
36、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
37、1.本专利技术提供了一种基于滚珠开关和速度信号的动物运动量和行为数据采集方法。该方法通过滚珠开关的触发信号和速度信号的计算，能够快速、准确地获取动物的运动状态、方向和速度，为动物行为研究和运动监测提供了一种高效、准确且实时的数据采集方法；
38、2.通过对不同运动数据重要性和影响程度的评估和分析，为每个数据分配权重，并结合传感器采集的数据进行计算，能够全面评估和量化动物的运动情况；
39、3.本专利技术通过监测运动方向的变化程度，对频偏进行修正。具体地，当设备运动方向变化较大时，采用较高的修正系数进行频偏修正；当设备运动方向变化较小时，采用较低的修正系数进行频偏修正。
40、此外，本专利技术还考虑了采样率对频偏测量精度的影响。采样率是指在一定时间内对信号进行采样的次数。高采样率可以提高频偏的测量精度，但同时也会增加计算量和功耗。因此，本专利技术根据实际需求和设备的处理能力，选择适当的采样率，以平衡测量精度和资源消耗之间的关系。
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1.一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述步骤S1中首先需要对动物动作定义，并对动作数据重要性进行优先分配；
3.根据权利要求2所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述权重值计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述步骤S3中计算速度信号中采用修正运动量数据提高计算结果的准确性，通过监测运动方向的变化程度，对频偏进行修正，当设备运动方向变化较大时，采用较高的修正系数进行频偏修正；当设备运动方向变化较小时，采用较低的修正系数进行频偏修正。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述步骤S3中计算速度信号中还包括对数据采样率，数据采样率指在一定时间内对信号进行采样的次数。
6.根据权利要求4-5任意一项所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述数据纠偏修正与数据采样率步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种基
8.根据权利要求6所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述步骤D中利用卡尔曼滤波算法对测量数据进行滤波和平滑处理。
9.根据权利要求6所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述步骤E，当计算修正后的频偏值后对输出修正后的频偏值，用于通信系统的校正和补偿。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种基于三维滚珠的运动量监测系统，其特征在于：包括软件系统：控制主模块、数据处理单元、数据传输模块、GPS定位模块；
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述步骤s1中首先需要对动物动作定义，并对动作数据重要性进行优先分配；
3.根据权利要求2所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述权重值计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述步骤s3中计算速度信号中采用修正运动量数据提高计算结果的准确性，通过监测运动方向的变化程度，对频偏进行修正，当设备运动方向变化较大时，采用较高的修正系数进行频偏修正；当设备运动方向变化较小时，采用较低的修正系数进行频偏修正。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维滚珠的运动量监测方法，其特征在于：所述步骤s3中计算速度信号中还包括对数据采样率，数据采样率指在一定时间内对信号进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡旭进，蒋锦华，章啸君，余苏凤，楼芳芳，金新振，
申请(专利权)人：金华市金东区大堰河农牧场，
类型：发明
国别省市：
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