CN103801068B - 一种运动消耗能量的测定方法及便携装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子器件技术领域，提供了一种运动消耗能量的测定方法及便携装置，所述方法包括：通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线；分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ；根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。本发明，实现了准确测定健身者的有氧运动和无氧运动各自消耗的能量。

Description

一种运动消耗能量的测定方法及便携装置

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，尤其涉及一种运动消耗能量的测定方法及便携装置。

背景技术

健身是很多男士和女士用来塑造完美身材的一种锻炼方式，在健身房使用各种各样健身器材需要在健身教练的经验式指导下运动，然而即使如此，由于健身者个人运动动作和身体状态的不同，健身教练无法获得健身者的实际消耗的能量和健身者运动中的身体状态，不能及时给出合理建议，经常会出现健身者能量消耗过多而休克，甚至猝死的情况。

发明内容

本发明实施例提供了一种运动消耗能量的测定方法及便携装置，旨在解决现有技术无法准确测定健身者运动消耗的能量、尤其是有氧运动和无氧运动各自消耗的能量，无法根据健身者身体状态和运动类型合理指导健身者运动的问题。

一方面，提供一种运动消耗能量的测定方法，所述方法包括：

通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线；

分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ；

根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

另一方面，提供一种便携装置，所述便携装置包括：

运动曲线获取单元,用于通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线；

权值获取单元，用于分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ；

运动耗能获取单元，用于根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

在本发明实施例，通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线；分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ；根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量，本发明，实现了准确测定健身者的有氧运动和无氧运动各自消耗的能量。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的运动消耗能量的测定方法的实现流程图；

图2是本发明实施例二提供的运动消耗能量的测定方法的实现流程图；

图3是本发明实施例三提供的便携装置的具体结构框图；

图4是本发明实施例四提供的便携装置的具体结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线；分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ；根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：

实施例一

图1示出了本发明实施例一提供的运动消耗能量的测定方法的实现流程，详述如下：

需要说明的是，本发明尤其适用于在具有传感器模块、中央处理器、时钟模块、电源的可随身佩戴的便携装置中，所述可随身佩戴的便携装置具体如手环、臂环等，其中，中央处理器为超低功耗主控微控制单元(MicroControlUnit、MCU),传感器模块包括加速度传感器。

在步骤S101中，通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线。

在本实施例中，便携装置通过加速度传感器获取的佩戴它的健身者的加速度，中央处理器接收到该加速度之后，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线。

在步骤S102中，分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ。

在本实施例中，有氧运动是指人体在氧气充分供应的情况下进行的体育锻炼,其运动时间较长,运动强度在中等或中上等,有氧运动包括长跑、骑单车、爬山和太极。无氧运动是高强度、瞬时性强的运动，持续时间短，无氧运动包括短跑和举重。根据有氧运动和无氧运动的特征可以看出两者的区别是：有氧运动时间长强度低，无氧运动时间短强度高。便携装置根据所述运动速度的大小，获取所述运动速度小于等于阀值的有氧运动比重作为有氧运动权值η，获取所述运动速度大于所述阀值的无氧运动比重作为无氧运动权值μ。所述阀值为区分有氧运动和无氧运动的中间值。

在步骤S103中，根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

在本实施例中，所述总消耗能量是指运动时间t内健身者实际消耗的总能量。所述有氧运动消耗能量指运动时间t内健身者进行有氧运动所消耗的能量。所述无氧运动消耗能量指运动时间t内健身者进行无氧运动所消耗的能量。由于有氧运动和无氧运动的特征决定了运动曲线的变化，即运动曲线的有氧运动部分波峰低，运动曲线的无氧运动部分波峰高，因此，可以通过计算相应时间段的曲线面积计算该段时间内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。具体的，本步骤具体包括：

步骤11，通过以下公式计算所述运动时间t对应的所述运动曲线的运动量，将所述运动量作为所述运动时间t内总消耗能量w，

$W={\∫}_{t_1}^{t_2}h\left(t\right)dt$

其中，t为运动时间，t的取值范围为t₂-t₁，t₁、t₂分别为运动开始时间和运动结束时间，h(t)为曲线函数；

步骤12，根据所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，以及所述运动时间t内总消耗能量，获得有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

其中，有氧运动消耗能量为无氧运动消耗能量为

本实施例，可以达到通过获取健身者的实际运动数据，准确获得健身者的能量消耗数据，便于实时掌握建设者的运动情况。

实施例二

图2示出了本发明实施例二提供的运动消耗能量的测定方法的实现流程，详述如下：

需要说明的是，本发明尤其适用于在具有无限通讯模块、传感器模块、中央处理器、运动类型识别模块、显示模块、振动马达模块、时钟模块、电源的可随身佩戴的便携装置中，所述可随身佩戴的便携装置具体如手环、臂环等，其中，中央处理器为超低功耗主控微控制单元(MicroControlUnit、MCU),无线通讯模块包括蓝牙和wifi，传感器模块包括加速度传感器、心跳传感器、血氧传感器、温度传感器、紫外线辐射传感器和电磁辐射传感器，电源包括无线充电模块。

在步骤S201中，根据采用近距离无线通信技术获得的运动器材上的标签，识别出运动器材信息和健身者的运动类型。

本实施例，便携装置根据采用近距离无线通信技术获得的运动器材上的标签，识别出运动器材信息和健身者的运动类型。通过本步骤获取运动器材信息和健身者的运动类型对应服务器上相应的合理运动数据给出运动指导，使健身者在没有教练的情况也能合理锻炼。

在步骤S202中，通过紫外线传感器、电磁辐射传感器和温度传感器获取的环境数据，以及通过心跳和血氧传感器获取的生命体征数据。

在本实施例中，所述环境数据包括紫外线强度、电磁辐射强度和温度。所述生命体征数据包括心率、脑氧量和肌氧量。便携装置通过上述传感器获取环境数据和生命体征数据。

在步骤S203中，通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线。

在步骤S204中，分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ。

在步骤S205中，根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

在本实施例中，步骤S203-S205的执行和上述实施例一中的步骤S101-S103的执行过程类似，详情参见上述实施例一的描述。

在步骤S206中，通过无线网络模块传送所述运动器材信息、所述运动类型、所述环境数据、所述生命体征数据、所述有氧运动消耗能量和所述无氧运动消耗能量至智能终端，以使智能终端生成相应的模拟互动环境或者是上传至服务器。

在本实施例中，所述智能终端包括智能手机、PC、智能电视和平板电脑。无线通讯模块包括蓝牙和wifi。便携装置通过无线网络模块传送所述运动器材信息、所述运动类型、所述环境数据、所述生命体征数据、所述有氧运动消耗能量和所述无氧运动消耗能量至智能终端，然后由智能终端生成相应的模拟互动环境，或者是再由智能终端上传至服务器，来实现运动数据的同步。服务器对上述运动数据进行汇总，并结合相应的算法，得出健身者的运动习惯、运动爱好，同时，也可以与相应器材的合理运动数据对比，反馈运动指导和运动提醒来指导健身者运动。

在步骤S207中，通过无线网络模块接收服务器反馈的运动指导或运动提醒，显示模块展示所述运动指导或者通过马达模块完成运动提醒，所述运动指导和运动提醒都是服务器通过分析所述运动器材信息、所述运动类型、所述环境数据、所述生命体征数据、所述有氧运动消耗能量和所述无氧运动消耗能量获得的。

在本实施例中，所述运动指导是服务器分析健身者的实际运动数据、运动器材信息、运动类型、环境数据、生命体征数据给出的运动指导性建议，通过便携装置的显示模块进行展示。所述运动提醒是服务器分析健身者的实际运动数据、运动器材信息、运动类型、环境数据、生命体征数据给出的运动提醒，通过振动马达模块完成。

本实施例，可以达到通过加速度传感器检测健身者的运动数据并将其传送到中央处理器，以便监控健身者的运动状况，同时、可以通过如手机，智能电视等智能终端完成运动数据的交互，提高运动快乐感，激发运动热情，另外，还可以通过显示模块显示运动指导，通过振动马达来及时提醒什么时候该开始运动，以及运动完成等状况，使健身者可以及时的了解自己的运动状况。

实施例三

图3示出了本发明实施例三提供的便携装置的具体结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。在本实施例中，该便携装置包括：运动曲线获取单元31、权值获取单元32和运动耗能获取单元33。

其中，运动曲线获取单元31,用于通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线；

权值获取单元32，用于分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ；

运动耗能获取单元33，用于根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

进一步的，所述运动耗能获取单元33具体用于通过以下公式计算所述运动时间t对应的所述运动曲线的运动量，将所述运动量作为所述运动时间t内总消耗能量w，

$W={\∫}_{t_1}^{t_2}h\left(t\right)dt$

其中，t为运动时间，t的取值范围为t₂-t₁，t₁、t₂分别为运动开始时间和运动结束时间，h(t)为曲线函数；根据所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，以及所述运动时间t内总消耗能量，获得有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

本发明实施例提供的便携装置可以应用在前述对应的方法实施例一中，详情参见上述实施例一的描述，在此不再赘述。

实施例四

图4示出了本发明实施例四提供的便携装置的具体结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。在本实施例中，该便携装置包括：运动曲线获取单元41、权值获取单元42、运动耗能获取单元43、器材识别单元44、相关数据获取单元45、运动互动单元46和运动指导单元47。

其中，运动曲线获取单元41,用于通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线；

权值获取单元42，用于分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ；

运动耗能获取单元43，用于根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

进一步的，所述运动耗能获取单元43具体用于通过以下公式计算所述运动时间t对应的所述运动曲线的运动量，将所述运动量作为所述运动时间t内总消耗能量w，

$W={\∫}_{t_1}^{t_2}h\left(t\right)dt$

其中，t为运动时间，t的取值范围为t₂-t₁，t₁、t₂分别为运动开始时间和运动结束时间，h(t)为曲线函数；根据所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，以及所述运动时间t内总消耗能量，获得有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

进一步的，所述装置还包括：

器材识别单元44，用于根据采用近距离无线通信技术获得的运动器材上的标签，识别出运动器材信息和健身者的运动类型。

进一步的，所述装置还包括：

相关数据获取单元45，用于通过紫外线传感器、电磁辐射传感器和温度传感器获取的环境数据，以及通过心跳和血氧传感器获取的生命体征数据。

进一步的，所述装置还包括：

运动互动单元46，用于通过无线网络模块传送所述运动器材信息、所述运动类型、所述环境数据、所述生命体征数据、所述有氧运动消耗能量和所述无氧运动消耗能量至智能终端，以使智能终端生成相应的模拟互动环境或者是上传至服务器。

进一步的，所述装置还包括：

运动指导单元47，用于通过无线网络模块接收服务器反馈的运动指导或运动提醒，显示模块展示所述运动指导或者通过马达模块完成运动提醒，所述运动指导和运动提醒都是服务器通过分析所述运动器材信息、所述运动类型、所述环境数据、所述生命体征数据、所述有氧运动消耗能量和所述无氧运动消耗能量获得的。

本发明实施例提供的便携装置可以应用在前述对应的方法实施例二中，详情参见上述实施例二的描述，在此不再赘述。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种运动消耗能量的测定方法，其特征在于，所述方法包括：

通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线；

分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ；

根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量具体包括：

通过以下公式计算所述运动时间t对应的所述运动曲线的运动量，将所述运动量作为所述运动时间t内总消耗能量w，

$W={\∫}_{t_1}^{t_2}h\left(t\right)dt$

其中，t为运动时间，t的取值范围为t₂-t₁，t₁、t₂分别为运动开始时间和运动结束时间，h(t)为曲线函数；

根据所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，以及所述运动时间t内总消耗能量，获得有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据采用近距离无线通信技术获得的运动器材上的标签，识别出运动器材信息和健身者的运动类型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过紫外线传感器、电磁辐射传感器和温度传感器获取的环境数据，以及通过心跳和血氧传感器获取的生命体征数据。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获得所述运动时间t内总消耗能量、有氧运动消耗能量和所述无氧运动消耗能量之后还包括：

通过无线网络模块传送所述运动器材信息、所述运动类型、所述环境数据、所述生命体征数据、所述有氧运动消耗能量和所述无氧运动消耗能量至智能终端，以使智能终端生成相应的模拟互动环境或者是上传至服务器；

通过无线网络模块接收服务器反馈的运动指导或运动提醒，显示模块展示所述运动指导或者通过马达模块完成运动提醒，所述运动指导和运动提醒都是服务器通过分析所述运动器材信息、所述运动类型、所述环境数据、所述生命体征数据、所述有氧运动消耗能量和所述无氧运动消耗能量获得的。

6.一种便携装置，其特征在于，所述便携装置包括：

运动曲线获取单元,用于通过加速度传感器获取的健身者的加速度，结合时钟模块记录的运动时间t，获得运动速度和运动曲线；

权值获取单元，用于分析所述运动速度及运动曲线，获得有氧运动权值η和无氧运动权值μ；

运动耗能获取单元，用于根据所述运动曲线和所述运动时间t，结合所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，获得所述运动时间t内的总消耗能量、有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述运动耗能获取单元具体用于通过以下公式计算所述运动时间t对应的所述运动曲线的运动量，将所述运动量作为所述运动时间t内总消耗能量w，

$W={\∫}_{t_1}^{t_2}h\left(t\right)dt$

其中，t为运动时间，t的取值范围为t₂-t₁，t₁、t₂分别为运动开始时间和运动结束时间，h(t)为曲线函数；根据所述有氧运动权值η和所述无氧运动权值μ，以及所述运动时间t内总消耗能量，获得有氧运动消耗能量和无氧运动消耗能量。

8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

器材识别单元，用于根据采用近距离无线通信技术获得的运动器材上的标签，识别出运动器材信息和健身者的运动类型。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

相关数据获取单元，用于通过紫外线传感器、电磁辐射传感器和温度传感器获取的环境数据，以及通过心跳和血氧传感器获取的生命体征数据。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

运动互动单元，用于通过无线网络模块传送所述运动器材信息、所述运动类型、所述环境数据、所述生命体征数据、所述有氧运动消耗能量和所述无氧运动消耗能量至智能终端，以使智能终端生成相应的模拟互动环境或者是上传至服务器；

运动指导单元，用于通过无线网络模块接收服务器反馈的运动指导或运动提醒，显示模块展示所述运动指导或者通过马达模块完成运动提醒，所述运动指导和运动提醒都是服务器通过分析所述运动器材信息、所述运动类型、所述环境数据、所述生命体征数据、所述有氧运动消耗能量和所述无氧运动消耗能量获得的。