CN103025243B - 用于将心率与锻炼参数相关的系统和装置 - Google Patents

Abstract

一种计算机实施的方法用于为用户估计锻炼参数。该方法包括步骤：接收诸如心率的测量的生理值；基于存储的在测量的生理值和测量的锻炼参数值之间的相关性，基于所述生理值来确定估计的锻炼参数值；以及提供所估计的锻炼参数值。

Description

用于将心率与锻炼参数相关的系统和装置

对相关申请的交叉引用

本申请主张于2010年5月24日提交的美国临时专利申请No.61/347,716、以及于2010年6月12日提交的美国临时专利申请No.61/363,500的优先权，通过引用将它们的全文公开合并在此。

技术领域

本申请涉及一种用于基于测量的生理值来估计一个或多个锻炼参数的方法和装置。更具体地，本申请针对于适合于基于感测的心率向用户提供一个或多个不同锻炼参数的估计值的装置和方法。

背景技术

例如，在诸如骑自行车的训练活动期间测量锻炼参数是所普遍接受的用于基于消耗的能量评估用户的健康水平和/或效率的方法。本申请中使用的锻炼参数或锻炼参数值可以指任何可测量的生理特征或与锻炼有关的特征。例如，氧消耗、二氧化碳呼出、以及功率输出都是可测量的锻炼参数的示例，其中，使用适合于瞬时地、或者在特定练习或锻炼课程的过程中检测和测量特定值的设备来测量可测量的锻炼参数。

非生理测量或特征也可以用在锻炼课程的分析中、或者用于在锻炼课程期间将信息提供给用户。例如，这种非生理锻炼参数的示例为：速度、特定路线或轨迹的坡度、对于一件锻炼器材的阻力设置、温度、风速等。

用户可以使用锻炼参数测量以在给定的竞赛或锻炼或训练课程期间评估它们的表现，从而在事后分析表现，以计划未来的事件、练习或课程等。用户也可以将给定的课程的测量、与任意数目的以前或随后的课程进行比较，使得他或她具有测定（gauge）他的或她的相对表现的客观手段。监控锻炼参数在诸如骑自行车和跑步运动（其中自行车骑行者和跑步者在诸如变化长度和地形的过程、不同的天气条件、不同的选派搭档（drafting partner）等的可变条件下训练）的训练活动中特别有用。在变化的情况下，可能难以测定从一个课程到下一个课程的表现，除非用户在基本上相同的条件下反复使用相同的过程。

为了在可变条件下追踪表现，许多用户采用用于测量他们在给定课程期间的表现的专业监控设备。例如，功率计是由自行车骑行者通常采用的一种已知设备，用于测量他们在骑行期间的功率输出。功率计使用一个或多个传感器以生成功率输出数据，并且通常与显示功率输出数据以及其它相关数据的安装了把手的计算机通信，使得用户可以瞬间看到他或她的瞬时功率输出、最大功率输出、平均功率输出等。

功率计有许多种形式，并且通常采用有利地部署在自行车上的特定位置的应变计（train gauge），用于测量由骑行者施加的力矩。当该力矩与所测量的角速度相结合时，可以确定骑行者的功率输出。通常，可以将应变计安装在自行车的中轴（bottom bracket）、车轮花鼓、脚踏板、底托（shoe）、或大齿盘（crankset）上。其它功率计使用安装了把手的单元、而非使用应变计来生成功率输出数据，其中，所述安装了把手的单元测量反作用力（诸如重力、风的阻力、惯性和滚动阻力）并且将这些测量与速度相结合以确定骑行者的功率输出。

然而，用于准确地测量锻炼参数的设备可能是昂贵的和/或在各种情况下使用不够灵活的。例如，上述功率计通常需要不容易携带的附加硬件。这种便携性的缺乏是不方便的，因为许多自行车骑行者使用大量不同的自行车用于训练和/或竞赛，并且因而对于每辆自行车需要独立的功率计、或者需要可以从一辆自行车移动到另一辆自行车的组件中的功率计。然而，功率计相当昂贵，因而致使拥有多于一个功率计是非常昂贵的、或成本太高。尽管某些功率计被配置为便携的，但转移功率计会牵涉巨大的努力并且是不方便的，并且有时会损失性能。在另一个示例中，在诸如游泳的运动中，对可以使用的器材类型的限制也使得难以确知用户的输出功率。

除功率输出以外，大量附加的锻炼参数在评估在给定的锻炼或训练课程期间的个人的表现中也是有用的。例如，氧消耗和二氧化碳呼出的测量指示在给定训练活动期间的个人的肺性能。虽然氧消耗和二氧化碳呼出是用于评估个人表现的非常有用的参数，但测量这些参数并不容易。通常，在实验室环境中测量氧消耗和二氧化碳呼出，其中个人连接至被专门配置用于当个人从事特定的训练活动（诸如在跑步机上跑步、或者在固定健身自行车上骑行）时测量氧输入和二氧化碳输出的设备。当然，这种测量在平常的日常锻炼期间不是实际可获得的，并且同样地，个人不能容易并廉价地评估他们在锻炼期间的肺性能。

其它有用的参数包括但不限于消耗的能量（其通常用千焦耳（KiloJoule）表示）、以及消耗的养料（食物）（其通常用卡路里（Calory）表示）。

因此，期望提供一种基本上低成本并且便携的锻炼参数测量系统。此外，普遍认识到的是，其它锻炼活动将以与骑自行车相同的方式从功率测量中受益，并且因而期望提供一种不仅可以在骑自行车中使用、并且还可以在任意数量的其它锻炼活动中使用的功率测量系统。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种计算机实施的方法用于为用户估计锻炼参数。所述方法包括步骤：接收测量的心率值；使用存储的在测量的心率值和测量的锻炼参数值之间的相关性，基于所述心率值来确定估计的锻炼参数值；以及提供所估计的锻炼参数值。

在另一个示例性实施例中，本发明设想了一种用于提供估计的锻炼参数值的计算机系统。所述系统包括：心率传感器输入设备；处理器，其被配置为从所述心率输入设备接收心率信息，并且执行包括在所接收的心率信息和一个或多个锻炼参数的估计值之间的相关性的程序；以及估计的锻炼参数输出设备。

所述系统可以被配置使得：所述估计的锻炼参数输出设备被配置为传送所接收的心率信息。所述系统还可以包括用于接收和存储所测量的对于特定用户的在所述接收的心率信息和锻炼参数值之间的相关性。

根据再一个示例性实施例，提供了一种计算机实施的方法，用于在锻炼期间为用户生成在测量的心率和测量的功率输出之间的相关性。所述方法包括：接收测量的心率值；接收测量的功率输出值；以及确定在心率和功率输出之间的用户特定的相关性。所述相关性可以基于所述测量的心率值和所述测量的功率输出值的回归分析。所述方法还包括在计算机存储器中存储所述用户特定的相关性。确定在心率和功率输出之间的用户特定的相关性可以包括：确定在心率和功率输出之间的线性相关性；确定在所述心率和功率输出之间的一阶相关性；确定在所述心率和功率输出之间的线性相关性、一阶相关性、和二阶相关性；和/或应用在所述测量的心率和功率输出之间的微分相关性。

在再一个示例性实施例中，一种用于估计用户的功率输出的计算机实施的方法包括步骤：接收测量的心率值；使用存储的在测量的心率值和功率输出值之间的相关性，基于所述心率值来确定估计的功率输出；以及提供所述功率输出值。所述方法可以包括接收用户特定数据条目，其中，基于所述心率值来确定估计的功率输出值包括基于所述用户特定数据来定制所述估计的功率输出值，其中所述用户特定数据是性别、年龄、身高、体重、健康水平、以及疲劳程度中的至少一个。所述方法还可以被配置使得：基于接收的测量的心率值和功率输出锻炼参数值的回归分析，生成存储的在测量的心率值和功率输出值之间的相关性。

附图说明

在附图中示出本发明的优选示例性实施例，其中同样的参考标号始终表示同样的部件。在附图中：

图1是用于生成和存储在测量的生理值和至少一个测量的锻炼参数之间的相关性的系统的框图；

图2是示出用于生成和存储在测量的生理值和至少一个测量的锻炼参数之间的相关性的方法的流程图；

图3是示出使用图1的系统所生成的、从监控器接收的心率以及从监控器接收的功率输出数据的图；

图4是描绘使用图1的系统生成的、测量的生理值相对于测量的锻炼参数值的图，以示出由回归引擎所使用以生成相关性信息的数据；

图5是示出使用图1的系统生成的、功率输出随时间经过的微分（differential）计算图的图；

图6是包括配置为显示基于测量的生理值生成的估计的锻炼参数的计算机的自行车的示意图；以及

图7是配置为基于检测的生理值生成一个或多个估计的锻炼参数的示例性计算机。

具体实施方式

本发明设想了一种用于在体育活动期间为用户提供一个或多个锻炼参数的估计的方法和装置。本发明的方法包括产生在测量的心率读数和一个或多个测量的锻炼参数之间的相关性。一旦建立了在实际心率和实际锻炼参数之间的相关性，就可以执行回归分析，以确定在测量的心率和测量的锻炼参数之间的相关性。换句话说，通过将实际测量的心率与实际测量的锻炼参数相关，本发明的方法和装置可以使用推出的相关性，从而在此后基于实际心率信息估计一个或多个锻炼参数。因而，在创建相关性之后，用户不需要采用实际测量特定锻炼参数的装置，而是，他或她可以简单地使用他或她的心率信息，从而实时地或在结束体育活动之后为用户提供他或她的锻炼参数的估计。

现在参考图1，根据示例性实施例，示出被配置为接收与一个或多个测量的锻炼参数结合的测量的生理数据以产生相关性的校准系统100。校准系统100被配置为包括心率监控器102、至少一个锻炼参数监控器104、回归分析引擎106、以及相关性数据库108。可以使用包括处理器110、存储器112、一个或多个输入设备114、以及一个或多个输出设备116的标准计算机系统来实施校准系统100。尽管监控器102和104作为系统100的组件而被示出，但这些系统可以被实施为配置为将生成的监控数据通过有线或无线连接提供给系统100的外部设备。

现在也参考图2，根据示例性实施例，示出图示了用于生成在测量的生理数据值和一个或多个测量的锻炼参数之间的相关性数据的计算机实施的方法的流程图200。可以通过系统100实施流程图200的方法。尽管流程图200示出以特定顺序执行的若干步骤，但应理解的是，可以使用更多、更少、和/或不同顺序的步骤执行该方法，以实施此处描述的功能性。此外，尽管此处将特定步骤描述为由特定硬件执行，但应理解的是，可以由任何类型的硬件执行该步骤，以实施此处描述的功能。

在步骤202中，系统100被配置为接收用户数据。用户数据可以基于测量值（诸如从监控器102和104接收的数据）而获得、和/或可以使用一个或多个输入设备144（诸如键盘或鼠标）手动输入。示例性用户数据包括但不限于身高、体重、性别、年龄、相对健康、最大心率、静息心率等。

在步骤204中，系统100被配置为识别并接收任何相关性偏移因数（skewing factor）。示例性相关性偏移因数可以包括但不限于确定测试过程是要在内部还是外部被执行、确定当前温度、确定训练过程文档、确定用户最近的热量活动、确定用户最近的活动、确定监控设备的类型等。可以基于调查问卷、更新的数据、来自一个或多个传感器的数据等而确定相关性偏移因数。

在步骤206中，执行测试过程以分别使用监控器102和104生成随时间经过测量的生理值、以及随时间经过测量的锻炼参数。在示例性实施例中，测量的生理值可以是用户的心率。通过执行预定的训练例程或锻炼课程，进行将测量的心率信息与测量的锻炼参数相关的步骤。通过向用户提供基本标准的心率带作为生理监控器102（如本领域中已知的检测瞬时心率读数的装置），进行锻炼课程或训练例程。心率带被横跨用户的胸部佩戴，并且包括用于传送感测的心率的装置。心率带可以包括与计算机或其它设备的有线连接，或者替代地，它可以包括用于将其心率信息无线传送到计算机或其它设备的装置。

与感测生理值同期地，一个或多个监控器104被配置为生成随时间经过的锻炼参数。例如，当监控器104是功率监控器时，可以使用诸如自行车轮上的功率计的设备来测量用户的功率输出。系统100还可以被配置为包括氧消耗监控器作为第二监控器104，其中可以使用适合于测量氧消耗的设备测量用户的氧消耗率。可以使用类似的设备测量二氧化碳呼出率。尽管示出了示例性锻炼参数监控设备，但应该理解的是，可以将监控器104用于测量任何可测量的锻炼参数。

步骤206的锻炼课程或训练例程被设计为需要用户执行牵涉改变用户心率的体力发挥（physical exertion）的活动序列，同时用户使他的或她的实际锻炼参数被同期地测量。例如，预定的训练活动或锻炼课程可以包括骑行训练自行车，其具有用于测量用户功率输出的与其互联的功率计。替代地，可以使用诸如椭圆机、跑步机、划船机等的锻炼设备监控功率。

在步骤206的一个实施例中，用户在跑步机上跑步，同时测量他们的速度和心率。为了确保接收的测量的准确性，系统100还可以被配置为同期地记录跑步机上的坡度设置。这样，可以将用户心率读数与取决于给定速度和坡度的特定训练方案相关。该信息在评估给定活动中的个人的弱点中可以是有用的。即，它在对在什么条件下用户需要进一步的训练（诸如给定坡度和速度的组合）的确定中可以是有用的。

在步骤206的另一个实施例中，用户可以在跑步机上跑步（其中将跑步机的坡度设置为固定倾斜（诸如0度）），同时测量他的或她的心率。这样，用户可以将特定速度与特定心率读数相关，使得在随后的跑步期间，他或她可以基于他的或她的测量的心率，估计他的或她的对于平坦的轨迹或地面的速度。

在步骤206的另一个实施例中，用户可以使用配置为测量和/或记录速度数据、海拔增长（gain）、以及心率的GPS设备。此信息将使用户能够将给定的速度和/或海拔与给定的心率读数校准，使得在随后的训练活动中，在给定检测的心率读数的情况下，用户可以估计他的或她的速度或海拔增长。

在步骤206的一个示例性训练锻炼中，在至少十五分钟的时段内执行预定的训练例程，而同时监控并收集用户的心率和锻炼参数数据。可以理解的是，执行训练例程或锻炼课程的时间段可以是任何期望的长度，并且可以充分改变。预定的训练例程或锻炼课程可以包括在训练例程或锻炼课程的整个过程中增加的渐进发挥（exertion）的序列。当然，训练例程或锻炼课程可以包括序列的任意数量的不同组合。例如，训练例程或锻炼课程可以包括这样的序列：急剧增加的发挥、随后是中度或小的发挥（即滑行（coasting））的时段。

由监控器102和104生成的数据可以被传送到处理器110，从而取决于系统100使用的锻炼参数监控器104的数目和/或类型，在步骤208-212中由分析引擎106处理。数据可以与测量同期被传送，并且/或者可以在与相应监控器关联的本地存储器中存储。替代地，数据可以被传送到具有存储器以存储心率信息的计算机或其它设备。计算机或其它设备可以被安装到诸如下面参考图6所述的训练自行车的把手的一个锻炼器材、可以由用户佩戴在肩带等处、或者可以简单地位于计算机中与用户同样的一般区域中。在存储该信息的情况下，数据可以在随后的操作中被传送到处理器110。

在数据的生成之后和/或在数据的生成期间同期地，处理器110可以被配置为在步骤214中接收来自系统100的用户的主观数据。主观信息可以包括感知的努力（effort）程度，其在一个实施例中可以被用于心率的替代，因为有证据表明在某些个人中对于确定锻炼响应，其比心率更正确。除心率之外，感知的发挥也可以用于增强算法并增加基于心率的计算的鲁棒性。

在数据的生成之后和/或在数据的生成期间同期地，处理器110可以被配置为在步骤216中实施回归分析引擎106以生成在接收的生理数据和一个或多个锻炼参数值之间的一个或多个相关性。回归分析可以包括用于为了识别在因变量（即，测量的生理值）和一个或多个自变量（即，一个或多个锻炼参数值）之间的关系的目的而建模和分析几个变量的各种已知技术中的任何一种。回归分析还可以包括基于一个或多个其它输入值（诸如步骤202中接收的用户数据、步骤204中接收的偏移因数、步骤206中接收的主观数据等）而修改所识别的关系。

在任意事件中，将预定的训练例程或锻炼课程配置并适配于确定在特定用户的测量的心率和测量参数之间的相关性，使得在随后的训练课程中，可以使用用户的测量的心率来估计参数，从而不必要使用实际测量设备或系统。当完成预定的训练例程或锻炼课程时，关于时间而比较测量的心率和测量的锻炼参数数据并将其绘制出来。特别地，在心率带和锻炼参数测量设备所测量的数据被上传到计算机。

现在参考图3，示出图示了使用被配置为接收来自监控器102的心率数据和来自监控器104的功率输出数据的示例性系统100所收集的数据的图300。图300示出相对于时间（参照时间轴304所示）所绘制的收集的功率数据（参照功率轴302所示）。可以在参考图2所述的数据生成期间或完成校准活动之后由处理器110接收该数据。

现在参考图4，描绘测量的生理值402相对于测量的锻炼参数值404的图400示出由回归引擎106用以生成相关性信息的数据。在图4中所示的示例中，在图中相对于测量的功率而绘制出测量的心率信息。具体地，使用（a）线性曲线406、（b）二阶多项式408、和（c）三阶多项式410，使两个测量的值相关。将具有所关联的计算的相关性常量的、所得到的线性、二阶、和三阶相关性曲线的典型图示分别示出为曲线406、410。

特别地，根据下列等式计算线性图、二阶图和三阶图，其中a、b、c和d是特殊的校准参数，并且x是用户的心率。用户的心率可以是在任何给定的时间点的瞬时心率测量、平均心率，或者可以是在定义的时间段内的平均、中值或最频值（mode）心率。

线性：功率=ax+b

二阶：功率=ax2+bx+c

三阶：功率=ax3+bx2+cx+d

如前所述，图4表示示出线性、二阶和三阶功率输出相关性图的示例性图。因此，使用图4中所示的数据，回归分析引擎106可以生成变量a、b、c和d，从而在该示例中建立在用户的心率和功率输出之间的适当的相关性。

在本发明的替代实施例中，可以由回归分析引擎106执行微分相关性以增加所估计的功率输出计算的准确性。关于时间而对心率数据求微分容许更准确的相关性、以及在测量的心率和估计的功率输出之间的显著减少的偏移。可以通过确定用户的心率在特定时间点是增加还是减少而进一步改善由回归分析引擎106生成的相关性。为了微分校准的目的，可以执行附加的训练例程或锻炼课程用以建立微分校准。例如，可以执行一系列短跑，使得用户必须突然增加他的或她的功率输出。接着，每个短跑之后将是例如2-5分钟之间的休息时间。因此，从短跑和休息时段系列获取的数据可以被用于将测量的心率的增加或减少的速率与用户的实际功率输出相关。用于微分校准的一般等式如下，其中x是心率，并且a、b、c和d是特殊的用户校准参数。

微分线性：功率=ax+b+c(dx/dt)（其中(dx/dt)可以是瞬时的或者基于连续平均）

现在参考图5，示出图示功率输出502在时间504上的微分计算图的图500。类似于关于图3所述的计算，回归分析引擎106可以分别采用功率输出的线性图506（其分别具有一阶、二阶、和三阶微分的微分图508-532），以确定用户特定的常量a、b和c。此外，如图5中所见，线性微分相关性使图能够展开，示出由回归分析引擎106所识别的关系，其将标准功率输出图反映为时间的函数。这样，用户不仅可以确定或估计他的或她的瞬时功率，而且他或她还可以看到他的或她的功率输出在练习的过程中如何波动，并且可以确定练习的所有或任何所选部分期间的平均功率。

再次参考图1和图2，在步骤218中，系统100可以被配置为在存储器112中的相关性数据库108中存储所识别的在测量的生理数据和测量的锻炼参数数据之间的相关性关系。可以进一步基于测量的、检测的、和/或手动输入的数据而索引所识别的关系，使得可以基于随后的类似数据的检测而采用所识别的关系，如下进一步所述。

在一个实施例中，可以用默认相关性来替代预定的训练例程或锻炼课程的执行。这对于可能无权访问执行相关性所必需的实际功率计或类似的锻炼参数测量设备的用户而言是特别有利的。默认相关性使用特定用户的已知生理参数，并应用它们以产生符合具有类似生理参数的其他用户的相关性。因此，根据本发明的装置和方法的用户能够立即访问该装置和方法的基本功能性，而不必经历预定的训练例程或锻炼课程。

可以基于用户的疲劳程度计算另一种类型的相关性。在该相关性中，可以使用预定的训练例程或锻炼课程、或者替代地在长时间的练习开始之前使用默认相关性，来执行标准相关性。在练习结束时，用户执行由预定的训练例程或锻炼课程所提供的标准相关性。在该实施例中，在实际练习期间计算消耗能量的量。接着将消耗的能量与实际心率和功率数据进行比较。这样，通过比较相关性曲线和练习期间消耗的总能量，本发明的方法和装置可以更好地说明疲劳，并且在练习本身的整个过程中改善在心率和功率输出之间的相关性。

可以执行另一种类型的相关性，其中用户执行预定的训练例程或锻炼课程，同时周期性地输入他或她在训练例程或锻炼课程期间的预定点上感知的努力付出（effort expenditure）的评估。可以在显示设备或其它这种装置处输入主观努力付出评估数据。在训练例程或锻炼课程结束之后，将该数据与用户的主观努力付出数据进行比较，以容许在用户的感知的努力付出、心率、以及实际锻炼参数（例如功率输出）之间增加准确性。

现在参考图6，本发明的典型应用涉及包括车架12的自行车10，所述车架12可旋转地支撑通过曲柄臂16连接到链环18的一对脚踏板14。链环18通过链条24连接到后车轮22的花鼓20。自行车10由自行车骑行者提供动力，所述自行车骑行者经由脚踏板14和曲柄臂16将旋转力提供给链环18。链环18的旋转通过链条24转移到后车轮花鼓20，其经由辐条26使后车轮22实现旋转，以驱动自行车10动作。有利地，并且根据本发明，自行车10不需要包括用于监控锻炼参数的硬件。

计算机28被安装在自行车前端的一对把手30上。计算机28包括显示屏31，用于向用户传递他的或她的相关表现数据，诸如心率、行驶距离、海拔和速度（所有这些都是传统的）、以及根据本发明的氧消耗、二氧化碳呼出、和/或功率输出中的一个或多个的估计值。计算机28包括用于从诸如胸带32的心率传感器接收数据的装置。计算机28还包括被配置用于存储和处理从如前所讨论的根据本发明的方法的传送器所接收的数据的处理器。

现在参考图7，示出示例性计算机700，其被配置为基于检测的生理值（在该示例性实施例中是心率）生成一个或多个估计的锻炼参数。计算机28可以被配置为包括心率输入设备702、计算机处理器704、配置为包括如上所述生成的相关性数据库108的存储器706、以及锻炼参数输出数据708。计算机28可以被配置为包括更多、更少、或不同布置的组件，以实施此处所述的功能。计算机700可以是配置为采用测量的生理值（诸如心率）以基于存储的相关性值确定估计锻炼参数值的任何设备。

输入设备702可以是心率传感器、被配置为接收感测的心率值的接收器等，其被配置为将感测的心率值提供到处理器704。类似地，输出设备可以是显示器、被配置为传送并估计锻炼参数值的传送器等，其被配置为提供由处理器704生成的所估计的值。相关性数据库108可以被若干不同的相关性值所填充，其中，除基于心率输入设备702之外，还基于各种输入而使用若干不同的相关性值。例如，数据库108可以被配置为包括默认相关性，其将提供：基于心率输入数据702的针对普通用户的估计的功率输出值；基于诸如身高、体重、性别、健康水平、练习历史、心率、疲劳程度等的一个或多个输入值调整（tailor）的针对普通用户的估计的功率输出值；用户特定的相关性；等等。

计算机700可以在几个不同实施例中实施，以执行此处所述的功能。在本发明的第一实施例中，计算机28可以实施为心率传感器中的组件。如通常所理解的，心率传感器带由用户佩戴，并且收集心率数据。在该实施例中，收集的心率数据702由本地生成，并且由处理器704结合数据库108中存储的相关性数据而使用，以提供包括一个或多个锻炼参数（例如功率输出、氧消耗、二氧化碳呼出等）的估计的输出。可以使用锻炼参数输出数据708提供锻炼参数，在该实施例中，所述锻炼参数输出数据708可以是表示感测的心率和计算的锻炼参数数据这二者的信号。该信号可以被传送到例如如上所述的自行车计算机28。以这种方式，自行车计算机可以显示感测的心率值、估计的锻炼参数值，或者这二者。

在该实施例中，心率传感器带配置有用于支持相关性数据计算和应用的电子装置。容易理解的是，一旦存储用户特定的相关性数据，处理器就被配置用于在随后的训练课程期间计算所估计的锻炼参数。此外，心率传感器带包括用于将所计算的心率数据以及所估计的锻炼参数数据传送到接收器的传送器。接收器可以是计算机，诸如：自行车计算机、适合于在显示屏上显示所传送的数据的专用活动计算机、和/或能够接收和显示这种数据的任意数量的手持或用户佩戴的计算机。以这种方式，用户不限于在骑车时获得诸如功率数据的锻炼参数数据，并且也可以当进行如前所述的其它锻炼活动时获得这种数据，在此之前，所述其它锻炼活动中的许多涉及无法简单地测量任何类型的客观锻炼参数的活动。根据本实施例修改的心率传感器还可以包括用于存储所测量的心率数据和所计算的估计的锻炼参数数据用以在特定的锻炼活动完成之后使用的装置。以这种方式，用户不仅可以监控他的或她的瞬时或近瞬时锻炼参数，而且用户还可以使用事后所收集的数据，以与例如之前的锻炼活动进行比较而评估他的或她的表现。

在第二实施例中，计算机700可以被集成在本领域普遍已知类型的课程中计算机（in-session computer）28中，诸如自行车计算机、腕式跑步计算机、与一个固定锻炼器材关联的计算机等。如普遍认识到的，这种计算机通常被安装到器材的产品（item）上、或者由用户携带，并且包括用于将各种数据提供给用户的显示器。例如，自行车计算机通常为用户提供心率、距离、海拔、功率输出、以及其它这样的测量数据。在本实施例中，所计算的相关性数据被直接加载到计算机中。计算机与由用户佩戴的心率传感器无线或有线地通信，并使用心率输入数据702（本实施例中其可以是接收器）接收由心率带收集的数据。处理器704关于存储器706中的用户特定的相关性数据而处理所收集的数据，用于计算一个或多个估计的锻炼参数。在与计算机28关联的显示器上，将由计算机计算的估计的锻炼参数作为锻炼参数输出数据708提供给用户，如本领域所普遍理解的。以这种方式，个人不需要将检测这种锻炼参数所需的器材安装在他的或她的自行车或器材的其它产品上，而是，他或她可以简单地使用心率传感器和标准的专用活动计算机28以获得所估计的锻炼参数计算，其可以实时地显示给用户。此外，所估计的锻炼参数数据可以从专用活动计算机上传到个人计算机等，用于事后分析。

计算机700可以包括能够操作以显示数据的任意数量的已知显示设备或其它这种设备，如普遍理解的。这种已知设备包括但不必限定于CycleopsJoule2.0、Cycleops Joule3.0、athlosoft ERGOCAD、Bontrager Node1、Bontrager Node2、Garmin Edge705、Garmin Forerunner310XT、Garmin Edge500、iBike iAero、iTMP SMHEART Link、O-Synce Macro X、O-Synce MacroHigh X、Schwinn MPower Performance Console、Tacx Bushido T1980、TacxBushido Cycle Computer、以及Wahoo_Fitness Fisicia for iPhone/iPod Touch等。可以将任意数量的其它设备用于接收并显示根据本发明所计算的锻炼参数数据。可以理解的是，在某些实例中，显示设备包括用于执行心率到锻炼参数计算的装置，因而用户可以简单地使用普通心率带或传感器，如第一和第二实施例中那样。

在第三实施例中，计算机700可以被集成在被配置为在完成活动之后接收所存储的数据的个人计算机系统中。在该实施例中，可以从心率传感器、自行车计算机28、腕式计算机等的存储器中存储的日志接收心率输入数据702的数据。通过一个或多个上述相关性得到的相关性数据被本地存储（即，存储在个人计算机上存储的程序中）、或者存储在基于因特网的服务器。无论在哪种情况中，都接着将所收集的心率数据上传到计算机，并且经由个人计算机上所存储的程序、或者通过用户将他的或她的数据上传到网站的基于互联网的服务器分析所述心率数据。因此，一旦上传数据，就使用存储器706中存储的心率数据，并根据程序中存储的对于用户的各种相关性，通过处理器704计算所估计的期望锻炼参数。可以将锻炼参数输出数据708以各种形式显示给用户，诸如描绘对于最近完成的练习所估计的功率数据的图、示出随时间经过而进展的若干练习的图，等等。

本发明采用如本领域已知的心率传感器的心率传感器，其中心率传感器被佩戴在用户的胸部上或横跨用户的胸部，因而检测用户的心率。通常，这种心率传感器与用于显示瞬时心率测量的显示装置通信。本发明可以使用以同样的方式操作的心率传感器以将数据传递至诸如计算机或显示器的其它设备，但是它还可以包括用于数据收集和处理、以及用不仅于广播（broadcast）如已知心率传感器带中的心率数据、而且还广播一个或多个其它锻炼参数的估计的装置。

一旦采用特定用户的心率和锻炼参数的相关性，用户就可以采用本发明的设备和方法以在随后的练习期间监控他的或她的估计的锻炼参数。以这种方式，在随后的训练课程中，将这些值应用到测量的心率，以获得估计的功率输出。因此，用户不再需要使用实际功率计以在他的或她的锻炼活动期间获得功率测量。此外，因为功率计不是必需的，所以，在随后的活动期间，用户不需要将他或她自己限定于骑自行车或测试功率的其它器材，而是，他或她可以在任意数量的锻炼活动期间确定或估计功率，此前在所述任意数量的锻炼活动中获得功率的测量是不可能或不实际的，因为获得这些测量通常需要器材。有利地，容易理解的是，本发明的方法使用户能够在不使用相对昂贵的设备的情况下、并且在比当前器材容许的更多种类的训练活动中，监控他的或她的锻炼参数。例如，本发明的方法容许用户在骑自行车（如前所讨论的）、步行、跑步、划船、攀岩、游泳、举重、以及其它锻炼活动期间监控他的或她的锻炼参数，其中许多锻炼活动采用通常不能用于测量锻炼参数的设备、或者根本不使用任何设备。此外，对于诸如在骑自行车中的传统使用，用户可以选择仅为他的或她的自行车中的一辆购买单独的功率计，而在他或她骑其它的自行车期间依赖于估计的功率输出。因此，用户不需要在他的或她的自行车中的每一辆上安装功率计，然而他或她仍然能够评估他或她的功率输出，不论他们在练习期间骑哪辆特定的自行车。此外，当用户一次从事多于一种体育活动时，例如在铁人两项、铁人三项或其它多运动事件期间，为了贯穿所有活动而不是仅在某些活动期间估计总功率输出、氧消耗、二氧化碳呼出等，本发明是有利的。

除上述之外，计算机700还可以被配置为从任意数量的用于改善锻炼参数计算的准确性的附加组件接收输入数据。例如，可以采用节奏传感器用以测量用户在骑自行车期间的节奏，从而容许改善在测量的心率和估计的功率输出之间的相关性。即，特别是在骑自行车中，当用户的节奏为零时，即当他或她滑行时，可以理解骑行者的功率为零，然而他的或她的心率将不是零，因而提供了错误的功率输出确定。通过使用节奏传感器，本发明可以将收集的节奏信息与收集的心率信息进行比较，以更好地确定估计的功率输出。以上述另一种方式，本发明的方法使与本方法关联的显示设备能够当用户的节奏为零时，有时显示零功率输出，而不是在该时间段期间示出相对低的功率输出，从而提供改善的瞬时和平均功率输出读数。

如前所讨论的，GPS接收器同样可以将输入提供给计算机700。GPS接收器可以被实施到计算机28中。已知的GPS接收器能够检测速度、行驶距离、海拔、以及攀登和下降速率。容易理解的是，这些数据可以用于进一步增加根据所计算的心率估计的锻炼参数数据的准确性。

倾斜仪和/或速度传感器同样可以将输入提供给计算机700，其中倾斜仪测量攀登或下降的角度。接着可以将角度数据与速度数据相结合，以改善估计的锻炼参数计算的准确性。

在GPS接收器的情况下，倾斜仪、速度传感器等任何这样的组件都可以被集成到由用户佩戴的速度传感器中，或者被集成到由用户携带的专用活动计算机或由用户操作的器材的产品中。

在另一个应用中，可以基于总用户数据改善或增强算法。例如，如果为功率和心率监控器的用户创建中央数据收集点，并且也收集了足够的用户数据，则在理论上，该数据可以用于帮助系统的用户基于与他们自己有类似文档的用户的心率与功率的关系而建立他们的校准。

在本发明的另一个实施例中，一个或多个锻炼参数可以用于提供另外的一个或多个锻炼参数的估计。

尽管本申请详细讨论了若干锻炼参数，但是，可以理解的是，可以在本发明中使用若干其它类似地可相关的锻炼参数。即，在实践本发明中，可以使用可以与用户的检测心率、或任何其它生理度量相关的任何参数。例如，在本发明的系统的初始设置期间，用户可以测量他们的实际心率、功率输出、氧消耗、以及二氧化碳呼出。在数据收集完成之后，可以随后使用前述测量的值中的一个或多个，以估计其它前述测量的值中的一个或多个。例如，可以使用测量的氧消耗和心率值，以随后估计功率输出。可以以该方式与心率相关的其它参数包括但不限于消耗的能量（其通常用千焦耳表示）、消耗的养料（食物）（其通常用卡路里表示）。反之，在随后的锻炼课程期间，用户可以测量他或她的功率输出，从而估计氧消耗或二氧化碳呼出。可以理解的是，在实践本发明的方法和系统中使用若干替代组合。

在所附权利要求的范围内设想了执行本发明的各种模式，所附权利要求特别地指出并清楚地主张被认为是本发明的主题的权利。

Claims (16)

1.一种用于为进行体育活动的用户估计瞬时或者近瞬时的锻炼参数的方法，所述方法包括步骤：

接收瞬时或者近瞬时的测量的用户的生理值，所述测量的生理值能够响应于所进行的体育活动而变化；

使用存储的仅在测量的生理值和测量的锻炼参数值之间的相关性，基于所述测量的生理值来确定瞬时或者近瞬时的估计的锻炼参数值；以及

实时地或者在体育活动结束后提供瞬时或者近瞬时的所估计的锻炼参数值，

其中当所述用户能够访问用于测量所述锻炼参数值的设备时，基于接收的测量的生理值和测量的锻炼参数值的回归分析，生成所存储的在测量的生理值和测量的锻炼参数值之间的相关性，其中当所述用户不能访问用于测量所述锻炼参数值的设备时，使用存储的默认相关性来确定瞬时或者近瞬时的估计的锻炼参数值。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述生理值是心率值，并且其中所述锻炼参数值是功率输出、氧消耗、以及二氧化碳呼出中的至少一个。

3.如权利要求1所述的方法，其中提供所述锻炼参数值包括：传送包括所测量的生理值和所估计的锻炼参数值的信号。

4.如权利要求1所述的方法，其中接收测量的生理值包括：接收包括所测量的生理值的无线信号。

5.如权利要求1所述的方法，还包括接收用户特定数据，其中基于所述生理值来确定估计的锻炼参数值包括：基于所述用户特定数据来定制所估计的锻炼参数。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述用户特定数据是性别、年龄、身高、体重、健康水平、以及疲劳程度中的至少一个。

7.一种用于提供用于进行体育活动的用户的瞬时或者近瞬时的估计的锻炼参数值的系统，包括：

心率传感器输入设备；

处理器，其被配置为实时地或者在体育活动结束后从所述心率传感器输入设备接收瞬时或者近瞬时的心率信息，并且确定仅在所接收的瞬时或者近瞬时的心率信息和一个或多个锻炼参数值之间的相关性；以及

估计的锻炼参数输出设备，

其中当所述用户能够访问用于测量所述一个或多个锻炼参数值的设备时，基于接收的瞬时或者近瞬时的心率信息和测量的所述一个或多个锻炼参数值的回归分析，确定瞬时或者近瞬时的心率信息和所述一个或多个锻炼参数值之间的相关性，当所述用户不能访问用于测量所述一个或多个锻炼参数值的设备时，使用存储的默认相关性来确定估计的锻炼参数值。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述估计的锻炼参数输出设备还被配置为传送所接收的心率信息。

9.如权利要求7所述的系统，还包括存储器，用于接收和存储对于特定用户的在所接收的心率信息和所述一个或多个锻炼参数值之间的相关性。

10.一种用于在锻炼期间为用户生成在瞬时或者近瞬时的测量的心率和测量的功率输出之间的相关性的方法，包括：

接收瞬时或者近瞬时的测量的心率值；

接收测量的功率输出值；

使用所述瞬时或者近瞬时的测量的心率值和所测量的功率输出值，确定仅在心率和功率输出之间的用户特定的相关性；以及

在计算机存储器中存储所述用户特定的相关性，

其中当所述用户能够访问用于测量所述功率输出值的实际功率计时，基于所述测量的心率值和所测量的功率输出值的回归分析，确定在心率和功率输出之间的用户特定的相关性，当所述用户不能访问用于测量所述功率输出值的实际功率计时，使用存储的默认相关性。

11.如权利要求10所述的方法，其中使用包括确定以下之一的相关性的回归分析，执行确定在心率和功率输出之间的用户特定的相关性的步骤：

在心率和功率输出之间的线性相关性；

在所述心率和功率输出之间的一阶相关性；

在所述心率和功率输出之间的线性相关性、一阶相关性、以及二阶相关性。

12.如权利要求11所述的方法，还包括应用在所测量的心率和功率输出之间的微分相关性。

13.如权利要求10所述的方法，其中在计算机存储器中存储所述用户特定的相关性包括：将所述用户特定的相关性与一个或多个用户输入值关联。

14.如权利要求13所述的方法，其中用户输入值包括性别、年龄、身高、体重、健康水平、以及疲劳程度中的至少一个。

15.一种用于估计瞬时或者近瞬时的用户的功率输出的方法，所述方法包括步骤：

接收测量的瞬时或者近瞬时的心率值；

使用存储的仅在测量的心率值和功率输出值之间的相关性，基于所述瞬时或者近瞬时的心率值来确定瞬时或者近瞬时的估计的功率输出值；以及

提供所述瞬时或者近瞬时的估计的功率输出值，

其中当所述用户能够访问用于测量所述功率输出值的实际功率计时，基于接收的测量的瞬时或者近瞬时的心率值和测量的功率输出值的回归分析，获得瞬时或者近瞬时的心率值和测量的功率输出值之间的相关性，当所述用户不能访问用于测量所述功率输出值的实际功率计时，使用存储的默认相关性来确定估计的功率输出值。

16.如权利要求15所述的方法，还包括接收用户特定数据条目，其中基于所述心率值来确定估计的功率输出值包括基于用户特定数据来定制所估计的功率输出值，其中所述用户特定数据是性别、年龄、身高、体重、健康水平、以及疲劳程度中的至少一个。