CN111077758A - 一种基于智能手表的跑步节拍系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于智能手表的跑步节拍系统，所述节拍系统包括，振动单元，所述振动单元为调频振动单元，响应于处理器的指令，所述振动单元可以改变振动频率；加速度传感器，所述加速度传感器可监测用户的当前步频F；处理器，所述处理器包括存储单元，所述存储单元存储有当前用户的疲劳程度参数，并且存储有基于疲劳程度参数预设的参考跑步频率F0；所述处理器配置成：当所述加速度传感器监测到当前用户的步频大于等于跑步频率阈值，且大于等于跑步频率阈值的时长大于等于第一时间阈值时，判断用户处于跑步状态，启动振动单元，使其以参考跑步频率F0的频率进行振动。

Description

一种基于智能手表的跑步节拍系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种跑步节拍系统及其控制方法，具体涉及一种基于智能手表的跑步节拍系统及其控制方法。

背景技术

智能手表或者智能手环可以监控用户的跑步状态，较为准确地知道用户跑步的时间、距离和卡路里消耗。在长时间监测之后，可以根据用户的习惯制定一些运动计划。但是，上述仅仅是监测数据，给出建议。用户在健身的时候，有时候仅仅不只是需要得到一些跑步的数据，有时候还需要穿戴设备能够纠正一下不好地运动习惯，如跑步的幅度和频率之间的关系、跑步呼吸的次数。步频和步幅协调、没步呼吸的次数与步频协调才能够真正的实现健康地锻炼，更加稳定地增加身体的素质。提倡跑步，但是不提倡无任何规律的跑步。

在音乐训练领域，存在一种节拍器，用于训练用户对于音乐的感觉，根据节拍器的节拍，用户能更加容易地找到音乐的节拍，从而更好地学习、练习甚至演出。这种节拍器利用设备发出哒哒哒的声音，利用哒、达之间的间隔去提醒节拍。显然，这种节拍无法用在用户的跑步运动中，因为跑步过程，用户的声音感触比较低。

CN2018100359436公开了一种基于手环的人体疲劳度判断方法，该方法可以综合用户之前的运动状态，给以用户疲劳程度。如疲劳程度为严重疲劳、中度疲劳、轻度疲劳或者不疲劳。

CN 2018222628401公开了一种具有振动后壳的智能手表，这种手表，将振动部件与后壳直接连接，可以使得用户能够非常良好地在即使振动部件功率较小的时候也能够感受到手表的振动。

在申请人研究的上述的专利文件以及现有技术的基础上，为了更好地实现用户跑步的效率，作出本发明的研究。

发明内容

有鉴于此，本发明在上述的现有技术的基础上，将音乐训练领域的节拍器的原理应用到跑步运动中，通过跑步运动的监控与手表得到的数据的计算，形成用户的节拍，并将节拍与指导节拍进行对比运算，给出用户实际锻炼的建议节拍，并且，将该建议节拍不通过声音提升，而是形成振动节拍，在跑步的过程中，使得用户，慢慢地改掉不规律的跑步状态，形成有规律的健康的运动。

本发明具体的技术方案如下：

一种基于智能手表的跑步节拍系统，所述节拍系统包括：

振动单元，所述振动单元为调频振动单元，响应于处理器的指令，所述振动单元可以改变振动频率；

加速度传感器，所述加速度传感器可监测用户的当前步频F；

处理器，所述处理器包括存储单元，所述存储单元存储有当前用户的疲劳程度参数，并且存储有基于疲劳程度参数预设的参考跑步频率F0；

处理器配置成：当所述加速度传感器监测到当前用户的步频大于等于跑步频率阈值，且大于等于跑步频率阈值的时长大于等于第一时间阈值时，判断用户处于跑步状态，启动振动单元，使其以参考跑步频率F0的频率进行振动。

进一步地，当判断用户处于跑步状态时，所述处理器启动节拍控制程序，所述跑步节拍控制程序包括：

启动振动单元，使其以参考跑步频率F0的频率进行振动；

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频F小于k1*所述参考跑步频率F0时，平滑提高所述振动单元的振动频率直至当前步频F大于等于k1*所述参考跑步频率F0，或者直至振动频率大于等于k2*所述参考跑步频率F0，然后平滑减小所述振动单元的振动频率直至所述参考跑步频率F0；其中，k1和k2的步频系数，0<k1<0.8，1<k2<1.2；

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频大于k3*所述参考跑步频率F0时，平滑减小所述振动单元的振动频率直至当前步频F小于等于k3*所述参考跑步频率F0，或者直至振动频率小于等于k4*所述参考跑步频率F0，然后平滑提高所述振动单元的振动频率直至所述参考跑步频率F0；其中，k3和k4的步频系数， 1<k3<1.2，1<k4<1.2。

进一步地，所述平滑提高和平滑减小均在第二时间阈值内完成。

进一步地，当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频F小于k1*所述参考跑步频率F0持续时长大于第三时间阈值时，降低所述参考跑步频率F0的频率，使得降低后的频率等于所述第三时间阈值内所述加速度传感器监测到的平均步频，其中，k1为步频系数，0<k1<0.8。

进一步地，当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频大于k3*所述参考跑步频率F0持续时长大于所述第二时间阈值的第四时间阈值时，提高所述参考跑步频率F0的频率，使得提高后的频率等于所述第四时间阈值内所述加速度传感器监测到的平均步频，k3为步频系数， 1<k3<1.2。

进一步地，所述第三时间阈值或第四时间阈值大于等于3-5倍第二时间阈值。

一种基于智能手表的跑步节拍控制方法，所述方法包括：

对应于用户的疲劳程度参数，设置每种疲劳程度的参考跑步频率F0；

当所述加速度传感器监测到当前用户的步频大于等于跑步频率阈值，且大于等于跑步频率阈值的时长大于等于第一时间阈值时，判断用户处于跑步状态，启动振动单元，使其以参考跑步频率F0的频率进行振动。

进一步地，当判断用户处于跑步状态时，所述处理器启动节拍控制程序，所述跑步节拍控制程序包括：

启动振动单元，使其以参考跑步频率F0的频率进行振动；

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频F小于k1*所述参考跑步频率F0时，平滑提高所述振动单元的振动频率直至当前步频F大于等于k1*所述参考跑步频率F0，或者直至振动频率大于等于k2*所述参考跑步频率F0，然后平滑减小所述振动单元的振动频率直至所述参考跑步频率F0；其中，k1和k2的步频系数，0<k1<0.8，1<k2<1.2；

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频大于k3*所述参考跑步频率F0时，平滑减小所述振动单元的振动频率直至当前步频F小于等于k3*所述参考跑步频率F0，或者直至振动频率小于等于k4*所述参考跑步频率F0，然后平滑提高所述振动单元的振动频率直至所述参考跑步频率F0；其中，k3和k4的步频系数， 1<k3<1.2，1<k4<1.2。

进一步地，所述平滑提高和平滑减小均在第二时间阈值内完成。

进一步地，当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频F小于k1*所述参考跑步频率F0持续时长大于第三时间阈值时，降低所述参考跑步频率F0的频率，使得降低后的频率等于所述第三时间阈值内所述加速度传感器监测到的平均步频，其中，k1为步频系数，0<k1<0.8。

进一步地，当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频大于k3*所述参考跑步频率F0持续时长大于所述第二时间阈值的第四时间阈值时，提高所述参考跑步频率F0的频率，使得提高后的频率等于所述第四时间阈值内所述加速度传感器监测到的平均步频，k3为步频系数， 1<k3<1.2。

通过上述的技术方案，第一是将音乐节拍的原理引用到健康跑步过程中；第二是在建议跑步的频率中创造性的引入疲劳程度的概念，使得用户能够基于单元身体的疲劳程度调整步频；使得用户跑步的频率符合健康跑步的频率；第三是当用户长时间跑步达不到建议（参考）的跑步步频时，对参考步频进行调整，因为手表或者手环监测的身体的疲劳程度可能和当前的实际疲劳程度存在一定的差异，用户的身体可能过于疲劳或者过于轻松，此时就需要对参考步频进行调整。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测（陈述的条件或事件）”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测（陈述的条件或事件）时”或“响应于检测（陈述的条件或事件）”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

第一实施例

目前的节拍器主要有两种应用用途，都是用音乐式的节拍器，一种是机械设施，另一种是电子音乐。

A 应用于音乐领域帮助早期的音乐训练，提高节奏感。

B 应用于运动领域，训练运动员跑步的节奏，提高成绩。

节拍器的节奏需要分心去感知节拍，马达的振动直接传达到皮肤，感知更清晰。

音乐节拍器需要专用设备或APP来播放，尤其遇到外部环境比较吵的时候用外音很难听清节拍，而且很多跑步的人喜欢一边听音乐一边跑步，节拍的声音会和音乐声相互干扰。户外跑步带的装备越少越方便，很多人喜欢只带智能手表或手环去跑步，额外的设施会非常的不方便。

为此，本申请将节拍的原理应用到手表中，并且将节拍的载体设置到振动部件上。感知振动的频率来改变跑步的节奏提高跑步效率。

手表的振动单元设置在后壳上，可以使得用户能够非常清晰地感受到振动。振动单元可以响应处理器的指令改变振动频率。

用户在跑步锻炼的时候，为了打到健康锻炼的效果，需要根据身体当前的状态对跑步计划进行适当地调整，为了健康，最重要的是不能透支身体去锻炼，并且，为了打到锻炼的效果，也不能仅仅只是轻微地活动。因此，本申请引入CN2018100359436中的身体疲劳程度，并且以此为依据来初步设定用户当天的锻炼数据。并将这些数据存储在存储单元中。

比如，当用户活力得分为0-60分，处于严重疲劳的时候，我们可以设定当天的参考跑步频率为较低的值，如一分钟120步，而处于不疲劳的时候，可以设置当天的参考跑步频率为较高的值，如一分钟300步。

首先需要检测用户是不是处于跑步状态，才能去对跑步的步数进行调整。当所述加速度传感器监测到当前用户的步频大于等于跑步频率阈值，且大于等于跑步频率阈值的时长大于等于第一时间阈值时，判断用户处于跑步状态。第一时间阈值可以设置为1分钟。

当处于跑步状态的时候，开启振动单元，使其以基于疲劳程度参数预设的参考跑步频率F0进行振动。用户会随着这个振动的节拍，不自觉地跟随这个节拍去跑步，从而趋近于这个节拍一直跑步，达到健康锻炼的效果。

在跑步之初，可能步伐于F0差别非常大，因此，本申请设置了一个快速趋近的方式：设置了节拍控制程序。

所述跑步节拍控制程序包括：

启动振动单元，使其以参考跑步频率F0的频率进行振动；

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频F小于k1*所述参考跑步频率F0时，平滑提高所述振动单元的振动频率直至当前步频F大于等于k1*所述参考跑步频率F0，或者直至振动频率大于等于k2*所述参考跑步频率F0，然后平滑减小所述振动单元的振动频率直至所述参考跑步频率F0；其中，k1和k2的步频系数，0<k1<0.8，1<k2<1.2；

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频大于k3*所述参考跑步频率F0时，平滑减小所述振动单元的振动频率直至当前步频F小于等于k3*所述参考跑步频率F0，或者直至振动频率小于等于k4*所述参考跑步频率F0，然后平滑提高所述振动单元的振动频率直至所述参考跑步频率F0；其中，k3和k4为步频系数， 1<k3<1.2，1<k4<1.2。

由此，当用户当前步频过慢的时候，提高频率F0，使得用户能更快递趋近于F0；当用户当前步频过快的时候，减小频率F0，使得用户能更快递趋近于F0。

并且，用户对于突然的变动比较敏感，通常采用平滑提高和平滑减小的方式进行变动，为了防止长时间的变化，通常设置一个变化的第二时间阈值，如10s或者20s。

第二实施例

在第一实施例的基础上，手表或者手环监测到的身体的疲劳程度有时候并不能反应真实的身体的疲劳程度，此时完全按照参考跑步频率F0去约束用户是不合理的，因此，我们可以根据用户当前身体对于跑步的步频的意愿对参考跑步步频进行调整。

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频F小于k1*所述参考跑步频率F0持续时长大于第三时间阈值时，降低所述参考跑步频率F0的频率，使得降低后的频率等于所述第三时间阈值内所述加速度传感器监测到的平均步频，其中，k1为步频系数，0<k1<0.8。

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频大于k3*所述参考跑步频率F0持续时长大于所述第二时间阈值的第四时间阈值时，提高所述参考跑步频率F0的频率，使得提高后的频率等于所述第四时间阈值内所述加速度传感器监测到的平均步频，k3为步频系数， 1<k3<1.2。

通常，第三时间阈值或第四时间阈值大于等于3-5倍第二时间阈值。或者直接设定第三时间阈值或第四时间阈值为3分钟。

通过上述的技术方案，第一是将音乐节拍的原理引用到健康跑步过程中；第二是在建议跑步的频率中创造性的引入疲劳程度的概念，使得用户能够基于单元身体的疲劳程度调整步频；使得用户跑步的频率符合健康跑步的频率；第三是当用户长时间跑步达不到建议（参考）的跑步步频时，对参考步频进行调整，因为手表或者手环监测的身体的疲劳程度可能和当前的实际疲劳程度存在一定的差异，用户的身体可能过于疲劳或者过于轻松，此时就需要对参考步频进行调整。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于智能手表的跑步节拍系统，所述节拍系统包括：

振动单元，所述振动单元为调频振动单元，响应于处理器的指令，所述振动单元可以改变振动频率；

加速度传感器，所述加速度传感器可监测用户的当前步频F；

处理器，所述处理器包括存储单元，所述存储单元存储有当前用户的疲劳程度参数，并且存储有基于疲劳程度参数预设的参考跑步频率F0；

所述处理器配置成：当所述加速度传感器监测到当前用户的步频大于等于跑步频率阈值，且大于等于跑步频率阈值的时长大于等于第一时间阈值时，判断用户处于跑步状态，启动振动单元，使其以参考跑步频率F0的频率进行振动。

2.根据权利要求1所述的跑步节拍系统，其特征在于，当判断用户处于跑步状态时，所述处理器启动节拍控制程序，所述跑步节拍控制程序包括：

启动振动单元，使其以参考跑步频率F0的频率进行振动；

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频F小于k1*所述参考跑步频率F0时，平滑提高所述振动单元的振动频率直至当前步频F大于等于k1*所述参考跑步频率F0，或者直至振动频率大于等于k2*所述参考跑步频率F0，然后平滑减小所述振动单元的振动频率直至所述参考跑步频率F0；其中，k1和k2的步频系数，0<k1<0.8，1<k2<1.2；

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频大于k3*所述参考跑步频率F0时，平滑减小所述振动单元的振动频率直至当前步频F小于等于k3*所述参考跑步频率F0，或者直至振动频率小于等于k4*所述参考跑步频率F0，然后平滑提高所述振动单元的振动频率直至所述参考跑步频率F0；其中，k3和k4的步频系数， 1<k3<1.2，1<k4<1.2。

3.根据权利要求2所述的跑步节拍系统，其特征在于，所述平滑提高和平滑减小均在第二时间阈值内完成。

4.根据权利要求1所述的跑步节拍系统，其特征在于，当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频F小于k1*所述参考跑步频率F0持续时长大于第三时间阈值时，降低所述参考跑步频率F0的频率，使得降低后的频率等于所述第三时间阈值内所述加速度传感器监测到的平均步频，其中，k1为步频系数，0<k1<0.8。

5.根据权利要求1所述的跑步节拍系统，其特征在于，当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频大于k3*所述参考跑步频率F0持续时长大于所述第二时间阈值的第四时间阈值时，提高所述参考跑步频率F0的频率，使得提高后的频率等于所述第四时间阈值内所述加速度传感器监测到的平均步频，k3为步频系数， 1<k3<1.2。

6.一种基于智能手表的跑步节拍控制方法，所述方法包括：

对应于用户的疲劳程度参数，设置每种疲劳程度的参考跑步频率F0；

当所述加速度传感器监测到当前用户的步频大于等于跑步频率阈值，且大于等于跑步频率阈值的时长大于等于第一时间阈值时，判断用户处于跑步状态，启动振动单元，使其以参考跑步频率F0的频率进行振动。

7.根据权利要求6所述的跑步节拍控制方法，其特征在于，当判断用户处于跑步状态时，所述处理器启动节拍控制程序，所述跑步节拍控制程序包括：

启动振动单元，使其以参考跑步频率F0的频率进行振动；

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频F小于k1*所述参考跑步频率F0时，平滑提高所述振动单元的振动频率直至当前步频F大于等于k1*所述参考跑步频率F0，或者直至振动频率大于等于k2*所述参考跑步频率F0，然后平滑减小所述振动单元的振动频率直至所述参考跑步频率F0；其中，k1和k2的步频系数，0<k1<0.8，1<k2<1.2；

当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频大于k3*所述参考跑步频率F0时，平滑减小所述振动单元的振动频率直至当前步频F小于等于k3*所述参考跑步频率F0，或者直至振动频率小于等于k4*所述参考跑步频率F0，然后平滑提高所述振动单元的振动频率直至所述参考跑步频率F0；其中，k3和k4的步频系数， 1<k3<1.2，1<k4<1.2。

8.根据权利要求7所述的跑步节拍控制方法，其特征在于，所述平滑提高和平滑减小均在第二时间阈值内完成。

9.根据权利要求6所述的跑步节拍控制方法，其特征在于，当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频F小于k1*所述参考跑步频率F0持续时长大于第三时间阈值时，降低所述参考跑步频率F0的频率，使得降低后的频率等于所述第三时间阈值内所述加速度传感器监测到的平均步频，其中，k1为步频系数，0<k1<0.8。

10.根据权利要求6所述的跑步节拍控制方法，其特征在于，当所述加速度传感器监测到的用户的当前步频大于k3*所述参考跑步频率F0持续时长大于所述第二时间阈值的第四时间阈值时，提高所述参考跑步频率F0的频率，使得提高后的频率等于所述第四时间阈值内所述加速度传感器监测到的平均步频，k3为步频系数， 1<k3<1.2。