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CN113069752B - 一种基于力量采集装置的运行趋势判定方法 - Google Patents

一种基于力量采集装置的运行趋势判定方法 Download PDF

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CN113069752B CN202110478022.9A CN202110478022A CN113069752B CN 113069752 B CN113069752 B CN 113069752B CN 202110478022 A CN202110478022 A CN 202110478022A CN 113069752 B CN113069752 B CN 113069752B
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Abstract

本发明提出了一种基于力量采集装置的运行趋势判定方法。所述力量采集装置包括：训练架、训练活动部件、力量采集传感器、微处理器、显示模块、语音播报模块。力量采集传感器每个周期内实时采集多个时刻的力量信号，并传输至所述微处理器；微处理器将每个周期内实时采集的力量信号通过数据预处理，得到每个周期内预处理后的力量信号；微处理器根据每个周期内预处理后的力量信号计算相邻两个周期内加速度，根据相邻两个周期内加速度进一步进行趋势判定，根据趋势判定的结果更新显示模块数据、控制所述语音播报模块进行进行语音播报计数。本发明优点在于相对使用红外设备判断趋势优化了系统结构，提高了趋势判断的准确率，具有不受用光线干扰特点。

Description

一种基于力量采集装置的运行趋势判定方法
技术领域
本发明属于微控制器应用技术领域，尤其涉及一种基于力量采集装置的运行趋势判定方法。
背景技术
腿部训练器是针对田径类运动员腿部力量及速度进行训练的设备。传统的腿部力量训练器不包含电气部分，每次训练数据需要靠人工记录，且每次训练的力量大小未知，两次训练的时间间隔由人工计时，存在一定的误差，同时运动员的所有运动数据都无法自动上传至系统进行存储，这些不便于对运动员的训练情况做详细的分析和制定相应的训练计划。
增加电气设备对运动员训练情况进行统计时，需要判断运动员在训练中的运动趋势，现有技术采用红外设备进行趋势判断，判断结果易受红外光线影响，准确率不高，设备系统结构复杂且对于使用环境光线要求较高，无法满足运动员的训练使用要求。
发明内容
基于背景技术的技术问题，本发明提出了一种基于力量采集装置的运行趋势判定方法。
本发明的技术方案为一种基于力量采集装置的运行趋势判定方法。
所述力量采集装置包括：训练架、训练活动部件、力量采集传感器、微处理器、显示模块、语音播报模块；
所述的力量采集传感器固定于所述训练架上并通过螺栓与所述训练活动部件连接；所述微处理器分别与所述的力量采集传感器、显示模块、语音播报模块通过有线方式依次连接；
所述力量采集传感器在每个周期内实时采集多个时刻的力量信号，并传输至所述微处理器；
所述微处理器根据每个周期内实时采集多个时刻的力量信号实现所述运行趋势判定方法，并得到力量统计信号；
所述微处理器根据力量统计信号控制所述语音播报模块进行语音播报计数；
所述微处理器将训练的时间、训练次数、训练最大力量值通过所述显示模块进行显示,其中训练时间为第一次有效训练开始到最后一次有效训练结束的间隔时间，次数为训练过程中力量超过力量阈值的总次数，即在每次运行趋势判断为由向前变为先后且最大力量值超过力量阈值时计数一次，单次训练最大值为从运行趋势判断为向前至运行趋势判断为向后过程中保存的最大力量值，训练中最大值为训练过程中每次训练最大力量值中的最大者，多次训练时间及次数为中间暂停训练后重新开始训练，上述数据重新计算后所得；
所述运行趋势判定方法，包括以下步骤：
步骤1：所述力量采集传感器每个周期内实时采集多个时刻的力量信号，并传输至所述微处理器；
步骤1所述每个周期内实时采集多个时刻的力量信号，具体定义为：
datai,j
i∈[1,M],j∈[1,N]
其中，datai,j表示第i个采集周期内的第j个采集时刻的力量信号，M表示采集周期的数量，N表示每个采集周期内采集的力量信号的数量；
步骤2：所述微处理器将每个周期内实时采集的力量信号通过数据预处理，得到每个周期内预处理后的力量信号；
步骤2所述数据预处理为：在datai,1,datai,2,...,datai,N中筛除最大值以及最小值，在剩余的N-2个力量信号中求平均值，从而得到每个周期内预处理后的力量信号为：powi,i∈[1,M]；
步骤3：所述微处理器根据每个周期内预处理后的力量信号计算相邻两个周期内加速度，根据相邻两个周期内加速度进一步进行趋势判定，根据趋势判定的结果更新显示模块数据、控制所述语音播报模块进行进行语音播报计数；
步骤3所述计算相邻两个周期内加速度为：
Figure BDA0003047980220000021
其中，powi表示第i个周期内预处理后的力量信号，powi-1表示第i-1个周期内预处理后的力量信号，M表示采集周期的数量；
步骤3所述根据相邻两个周期内加速度进一步进行趋势判定为：
若
Figure BDA0003047980220000022
判定运动趋势向前；
若
Figure BDA0003047980220000023
判定运动趋势向后；
所述微处理器内部定时器记录第一个运动趋势向前的时间为time1,start
若连续四个相邻周期内，第一个相邻周期、第二个相邻周期均为运动趋势向前，第三个相邻周期、第四个相邻周期均为运动趋势向后，则判定为一次往复训练，记为第c次往复训练；
若出现连续两个相邻周期的运动趋势向前，且在一段时间后首次出现连续两个相邻周期的运动趋势向后，则判定为一次往复训练，记为第c次往复训练；
通过所述微处理器内部定时器分别记录第c次往复训练中第一个相邻周期起始时间为timec,1、第c次往复训练中第二个相邻周期起始时间为timec,2、第c次往复训练中第三个相邻周期起始时间为timec,3、第c次往复训练中第四个相邻周期起始时间为timec,4；
通过所述微处理器内部定时器分别记录第c+1次往复训练中第一个相邻周期起始时间为timec+1,1、第c+1次往复训练中第二个相邻周期起始时间为timec+1,2、第c+1次往复训练中第三个相邻周期起始时间为timec+1,3、第c+1次往复训练中第四个相邻周期起始时间为timec+1,4；
在timec,1与timec+1,1之间，所述微处理器通过所述力量传感器采集第c次往复训练至第c+1次往复训练中多个力量信号，且进一步筛选出每次往复训练中力量信号最大值为maxpowerc；
所述微处理器内部定时器记录最后一次即第count次往复训练中最后一个向后趋势的时间为timecount,end；
进一步计算训练的时间为：timecount,end-time1,start；
训练次数为：count；
每次往复训练中力量信号最大值依次为：maxpower1,maxpower2,...,maxpowercount；训练最大力量值为：maxpower1,maxpower2,...,maxpowercount中取最大值为
maxpowerMP；
步骤3所述根据趋势判定的结果更新显示模块数据、控制所述语音播报模块进行进行语音播报计数，具体为：
训练次数count、训练最大力量值maxpowerMP更新显示；
控制所述语音播报模块语音播报训练的时间timecoun,tend-time1,start、训练次数count及训练最大力量值maxpowerMP。
本发明中的有益效果为：
本发明中，采用力量采集装置进行趋势判断，相对于使用红外设备判断趋势的系统，通过减少传感器使用类型及数量优化了系统结构，同时不受光线干扰，提高了趋势判断的准确率。
本发明中，信息采集装置的安装方法较灵活，整个系统除信息采集模块外其他模块可外置或与训练设备设计为一体，既可以在新设计设备中应用，也可以进行旧设备的改装，且应用范围广，除可用于腿部训练设备外，还可以用于手部训练设备等。
附图说明
图1为本发明提出的系统结构图；
图2为本发明提出的方法流程图；
具体实施方法
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明具体实施方式的技术方案为一种基于力量采集装置的运行趋势判定方法。
所述力量采集装置包括：训练架、训练活动部件、力量采集传感器、微处理器、显示模块、语音播报模块；
所述的力量采集传感器固定于所述训练架上并通过螺栓与所述训练活动部件连接；所述微处理器分别与所述的力量采集传感器、显示模块、语音播报模块通过有线方式依次连接；
所述力量采集传感器在每个周期内实时采集多个时刻的力量信号，并传输至所述微处理器；
所述微处理器根据每个周期内实时采集多个时刻的力量信号实现所述运行趋势判定方法，并得到力量统计信号；
所述微处理器根据力量统计信号控制所述语音播报模块进行语音播报计数；
所述微处理器将训练的时间、训练次数、训练最大力量值通过所述显示模块进行显示,其中训练时间为第一次有效训练开始到最后一次有效训练结束的间隔时间，次数为训练过程中力量超过力量阈值的总次数，即在每次运行趋势判断为由向前变为先后且最大力量值超过力量阈值时计数一次，单次训练最大值为从运行趋势判断为向前至运行趋势判断为向后过程中保存的最大力量值，训练中最大值为训练过程中每次训练最大力量值中的最大者，多次训练时间及次数为中间暂停训练后重新开始训练，上述数据重新计算后所得。
所述力量采集传感器选型为DYLF-102轮辐式称重传感器；
所述显示模块选型为DMT10768T080迪文智能屏；
所述语音播报模块选型为MY1680语音模块；
所述微处理器选型为STC15W微控制器；
所述运行趋势判定方法，包括以下步骤：
步骤1：所述力量采集传感器每个周期内实时采集多个时刻的力量信号，并传输至所述微处理器；
步骤1所述每个周期内实时采集多个时刻的力量信号，具体定义为：
datai,j
i∈[1,M],j∈[1,N]
其中，datai,j表示第i个采集周期内的第j个采集时刻的力量信号，M＝10表示采集周期的数量，N＝5表示每个采集周期内采集的力量信号的数量；
步骤2：所述微处理器将每个周期内实时采集的力量信号通过数据预处理，得到每个周期内预处理后的力量信号；
步骤2所述数据预处理为：在datai,1,datai,2,...,datai,N中筛除最大值以及最小值，在剩余的N-2个力量信号中求平均值，从而得到每个周期内预处理后的力量信号为：powi,i∈[1,M]；
步骤3：所述微处理器根据每个周期内预处理后的力量信号计算相邻两个周期内加速度，根据相邻两个周期内加速度进一步进行趋势判定，根据趋势判定的结果更新显示模块数据、控制所述语音播报模块进行进行语音播报计数；
步骤3所述计算相邻两个周期内加速度为：
Figure BDA0003047980220000061
其中，powi表示第i个周期内预处理后的力量信号，powi-1表示第i-1个周期内预处理后的力量信号，M表示采集周期的数量；
步骤3所述根据相邻两个周期内加速度进一步进行趋势判定为：
若
Figure BDA0003047980220000062
判定运动趋势向前；
若
Figure BDA0003047980220000063
判定运动趋势向后；
所述微处理器内部定时器记录第一个运动趋势向前的时间为time1,start
若连续四个相邻周期内，第一个相邻周期、第二个相邻周期均为运动趋势向前，第三个相邻周期、第四个相邻周期均为运动趋势向后，则判定为一次往复训练，记为第c次往复训练；
若出现连续两个相邻周期的运动趋势向前，且在一段时间后首次出现连续两个相邻周期的运动趋势向后，则判定为一次往复训练，记为第c次往复训练；
通过所述微处理器内部定时器分别记录第c次往复训练中第一个相邻周期起始时间为timec,1、第c次往复训练中第二个相邻周期起始时间为timec,2、第c次往复训练中第三个相邻周期起始时间为timec,3、第c次往复训练中第四个相邻周期起始时间为timec,4；
通过所述微处理器内部定时器分别记录第c+1次往复训练中第一个相邻周期起始时间为timec+1,1、第c+1次往复训练中第二个相邻周期起始时间为timec+1,2、第c+1次往复训练中第三个相邻周期起始时间为timec+1,3、第c+1次往复训练中第四个相邻周期起始时间为timec+1,4；
在timec,1与timec+1,1之间，所述微处理器通过所述力量传感器采集第c次往复训练至第c+1次往复训练中多个力量信号，且进一步筛选出每次往复训练中力量信号最大值为maxpowerc；
所述微处理器内部定时器记录最后一次即第count次往复训练中最后一个向后趋势的时间为timecount,end；
进一步计算训练的时间为：timecount,end-time1,start；
训练次数为：count；
每次往复训练中力量信号最大值依次为：maxpower1,maxpower2,...,maxpowercount；训练最大力量值为：maxpower1,maxpower2,...,maxpowercount中取最大值为
maxpowerMP；
步骤3所述根据趋势判定的结果更新显示模块数据、控制所述语音播报模块进行进行语音播报计数，具体为：
训练次数count、训练最大力量值maxpowerMP更新显示；
控制所述语音播报模块语音播报训练的时间timecoun,tend-time1,start、训练次数count及训练最大力量值maxpowerMP。
以上所述，仅为本发明具体实施方式之一，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于力量采集装置的运行趋势判定方法，其特征在于，
所述力量采集装置包括：训练架、训练活动部件、力量采集传感器、微处理器、显示模块、语音播报模块；
所述的力量采集传感器固定于所述训练架上并通过螺栓与所述训练活动部件连接；所述微处理器分别与所述的力量采集传感器、显示模块、语音播报模块通过有线方式依次连接；
所述力量采集传感器在每个周期内实时采集多个时刻的力量信号，并传输至所述微处理器；
所述微处理器根据每个周期内实时采集多个时刻的力量信号实现所述运行趋势判定方法，并得到力量统计信号；
所述微处理器根据力量统计信号控制所述语音播报模块进行语音播报计数；
所述微处理器将训练的时间、训练次数、训练最大力量值通过所述显示模块进行显示,其中训练时间为第一次有效训练开始到最后一次有效训练结束的间隔时间，次数为训练过程中力量超过力量阈值的总次数，即在每次运行趋势判断为由向前变为向后且最大力量值超过力量阈值时计数一次，单次训练最大值为从运行趋势判断为向前至运行趋势判断为向后过程中保存的最大力量值，训练中最大值为训练过程中每次训练最大力量值中的最大者，多次训练时间及次数为中间暂停训练后重新开始训练，上述数据重新计算后所得；
所述运行趋势判定方法，包括以下步骤：
步骤1：所述力量采集传感器每个周期内实时采集多个时刻的力量信号，并传输至所述微处理器；
步骤2：所述微处理器将每个周期内实时采集的力量信号通过数据预处理，得到每个周期内预处理后的力量信号；
步骤3：所述微处理器根据每个周期内预处理后的力量信号计算相邻两个周期内加速度，根据相邻两个周期内加速度进一步进行趋势判定，根据趋势判定的结果更新显示模块数据、控制所述语音播报模块进行语音播报计数；
步骤3所述计算相邻两个周期内加速度为：
Figure FDA0003330773640000011
其中，powi表示第i个周期内预处理后的力量信号，powi-1表示第i-1个周期内预处理后的力量信号，M表示采集周期的数量；
步骤3所述根据相邻两个周期内加速度进一步进行趋势判定为：
若
Figure FDA0003330773640000021
判定运动趋势向前；
若
Figure FDA0003330773640000022
判定运动趋势向后；
所述微处理器内部定时器记录第一个运动趋势向前的时间为time1,start
若连续四个相邻周期内，第一个相邻周期、第二个相邻周期均为运动趋势向前，第三个相邻周期、第四个相邻周期均为运动趋势向后，则判定为一次往复训练，记为第c次往复训练；
若出现连续两个相邻周期的运动趋势向前，且在一段时间后首次出现连续两个相邻周期的运动趋势向后，则判定为一次往复训练，记为第c次往复训练；
通过所述微处理器内部定时器分别记录第c次往复训练中第一个相邻周期起始时间为timec,1、第c次往复训练中第二个相邻周期起始时间为timec,2、第c次往复训练中首次出现连续两个相邻周期运动趋势向后的第一个起始时间为time_(c,n-1)、第c次往复训练中首次出现连续两个相邻周期运动趋势向后的第二个起始时间为time_(c,n)，n为该次训练中采集的周期个数，且n>＝4；
通过所述微处理器内部定时器分别记录第c+1次往复训练中第一个相邻周期起始时间为timec+1,1、第c+1次往复训练中第二个相邻周期起始时间为timec+1,2、第c+1次往复训练中首次出现连续两个相邻周期运动趋势向后的第一个起始时间为timec+1，n-1、第c+1次往复训练中首次出现连续两个相邻周期运动趋势向后的第二个起始时间为timec+1，n，n为该次训练中采集的周期个数，且n>＝4；
在timec,1与timec+1,1之间，所述微处理器通过所述力量采集传感器采集第c次往复训练至第c+1次往复训练中多个力量信号，且进一步筛选出每次往复训练中力量信号最大值为max powerc；
所述微处理器内部定时器记录最后一次即第count次往复训练中最后一个向后趋势的时间为timecount,end；
进一步计算训练的时间为：timecount,end-time1,start；
训练次数为：count；
每次往复训练中力量信号最大值依次为：max power1,max power2,...,max powercount；
训练最大力量值为：max power1,max power2,...,max powercount中取最大值为maxpowerMP；
步骤3所述根据趋势判定的结果更新显示模块数据、控制所述语音播报模块进行语音播报计数，具体为：
训练次数count、训练最大力量值max powerMP更新显示；
控制所述语音播报模块语音播报训练的时间timecoun,tend-time1,start、训练次数count及训练最大力量值max powerMP。
2.根据权利要求1所述的基于力量采集装置的运行趋势判定方法，其特征在于，
步骤1所述每个周期内实时采集多个时刻的力量信号，具体定义为：
datai,j
i∈[1,M],j∈[1,N]
其中，datai,j表示第i个采集周期内的第j个采集时刻的力量信号，M表示采集周期的数量，N表示每个采集周期内采集的力量信号的数量；
步骤2所述数据预处理为：在datai,1,datai,2,...,datai,N中筛除最大值以及最小值，在剩余的N-2个力量信号中求平均值，从而得到每个周期内预处理后的力量信号为：powi,i∈[1,M]。
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