自行车运动健康监测系统设计

发布时间：2020-06-07 02:49

【摘要】：基于自行车运动的健身方式日益受到人们青睐。为提高和保证运动健身效果,人们应进行合理科学的运动,即在一定运动强度范围内达到一定运动量。本文设计了一种应用于自行车运动的监测系统,通过融合心率、血氧饱和度和能量消耗值来表征运动强度和运动量,实时指导人们科学运动。本文主要工作如下:1.设计一个可穿戴式手套。该手套基于透射式检测方式实时获取人体脉搏波信号,其内部包括透射式探头、STM32L151微处理器、HC-8蓝牙模组、中轴力矩传感器和相应电路。2.设计一种抗运动干扰的心率和血氧饱和度计算方法。采用对比和均值替换去除突变点,采用FIR低通滤波去除高频干扰,采用形态学滤波去除基线漂移,并通过MATLAB进行仿真分析确定算法的可行性,为脉搏波信号上下极值点准确提取奠定基础,采用抗运动干扰计算方法准确计算出心率和血氧饱和度。3.设计了一种基于力矩与人体参数的自行车运动能耗模型。在分析现有运动能耗计算方法后,设计了一个与心率、身高、体重、年龄等人体参数相关的能耗模型,并通过11名志愿者实验采集的数据和最小二乘法确定模型的回归系数,并进行回归分析。4.基于专业骑行台设计完成验证实验。5名被试者同时佩戴手套和专业心率胸带后,在TACX专业平台完成实验。对照手套和心率胸带的数据可以发现,手套获取的心率误差小于5%。在准确获取心率的前提下,对模型计算出的能耗数据和平台能耗数据进行对比,发现两者之间相差小于2%,表明该系统具有一定的实用价值。本课题研究的监测系统实现了自行车运动时的人体健康状态监测,能够便捷、准确的反映人体运动强度和运动量,为科学运动提供技术支撑。
【图文】：

图 1.1 系统研究思路框图研究工作主要由以下两部分：发一款基于 STM32L151 的可穿戴式手套，该手套设计主要涉的提取和处理。文中详细介绍了手套的硬件框架，包括透蓝牙模块、力矩传感器以及如何控制透射式探头去提取光对信号中的直流和交流干扰采用对比替换、FIR 低通滤波和，最后提出一种抗运动干扰的心率和血氧饱和度计算方法。计一种基于力矩与心率的自行车运动能耗算法。根据自行车消耗的组成，分析了目前运动能耗检测方法的对自行车运于力矩与心率的自行车运动能耗算法，根据实验数据采用运动能耗模型中回归系数，并进行回归分析确定该模型的成组织结构

运动引起肌肉收缩所需的能量与肌肉收缩产的一些方法相比，通过中轴力矩传感器直接，再联合心率计算出能量消耗是最为理想的述参数来计算自行车运动能量消耗。理脉搏波大夫都是通过切脉的方式来诊断患者的病情信号，，因为脉搏波信号当中包含丰富的生理血管的作用产生的，其幅值大小受到血液容信号，其频率一般在 0-4Hz 范围内。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH77;TP212.9

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张威;王培勇;傅兰英;蔡佳妮;;运动心率采集技术的发展[J];传感器与微系统;2015年12期

2 蒋薇;廖彦罡;;穿戴式智能设备在运动健身市场的现状分析[J];科技资讯;2015年26期

3 姬建华;;对自行车项目专项体能特点及体能训练原则的分析[J];当代体育科技;2015年08期

4 林龙容;杨映红;曾小玉;;自行车运动推广的价值研究[J];鄂州大学学报;2015年02期

5 钮占芳;;熵在生命科学中的应用[J];山西师范大学学报(自然科学版);2014年S2期

6 喻小越;;掌握《功》的概念 探究几种力做功的计算[J];数理化解题研究(高中版);2014年08期

7 解长青;;耐力跑运动员能量消耗计算模型构建[J];体育研究与教育;2014年04期

8 温海瑞;;关于自行车运动体能训练分析与研究[J];当代体育科技;2014年16期

9 张列亮;朱娟;徐磊;;光电容积脉搏波临床应用研究进展[J];临床麻醉学杂志;2013年11期

10 刘经南;曾文宪;徐培亮;;整体最小二乘估计的研究进展[J];武汉大学学报(信息科学版);2013年05期

本文编号：2700717