可穿戴式有氧运动辅助系统设计与实现

发布时间：2020-09-22 12:42

　　 随着食物的丰富和体力劳动的减少,肥胖已成为各国的社会问题。现代运动医学已经证明:人体的能量消耗主要由基础代谢、食物的热效应和体力活动构成,运动可以提高基础代谢率,增加有氧运动时间和控制饮食是健康且有效的减肥方式。基于此社会需求,本人将惯性传感器、基于靶心心率的有氧运动检测、算法处理、人体能量消耗模型及计算、语音提醒等技术应用于设计方案,设计实现了能够区分运动状态并反映运动量的可穿戴式有氧运动辅助系统。该系统已完成实验室样机,经过测试达到了预期的功能。本人的研究和设计工作拓展了可穿戴设备的应用空间,在辅助运动和有效减肥领域将有很好的应用价值。具体完成工作如下:(1)利用惯性传感器采集步态信息,对计步算法进行了优化,就噪声处理算法的选择比较、惯性传感器的佩戴位置、走路或跑步、不同年龄等对计步算法的影响进行了测试和讨论;(2)根据靶心率区分有氧运动与无氧运动,实时检测运动过程中的心率值,并将其和靶心率比较,使用语音模块对使用者进行提醒,帮助运动者完成有氧运动;(3)针对运动能耗的指数模型和线性模型,通过MATLAB仿真,研究了在有氧运动靶心率范围内,速度和体重与能耗量的关系,得出指数模型更能贴合实际能耗值,拟合度更高的结果。分析影响能耗值的因素,改进原有能量消耗模型在有氧运动下对能耗值的计算。上述三方面的研究结果均应用于本课题(可穿戴式有氧运动辅助系统)的设计与实现工作。本课题采用六轴传感器采集人体运动时的步态信息,设计算法完成计步功能;通过键盘采集运动者信息,计算靶心心率;加入心率传感器,通过将运动过程中的心率值和靶心率做比较,区分是有氧运动还是无氧运动;用语音模块引导使用者实时改变运动状态致有氧运动模式;并用改进后有氧运动下能量消耗的计算方法来量化运动量。
【学位单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH789

【参考文献】

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本文编号：2824403