CN111790128B - 一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法及系统 - Google Patents

一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法及系统。其方法包括步骤：获取惯性导航传感器检测的加速度数据；根据当前时刻和上一时刻的加速度值计算搏击球加速度瞬时变化量；判断加速度瞬时变化量是否大于事先设置的的瞬时加速度阈值，若是则判定当前时刻搏击球被有效击打；获取当前时刻之前检测的连续多个搏击球加速度值构成数组；判断数组中的值是否都小于事先设置的弱静止状态加速度阈值，若是，则判定搏击球被有效击打前处于弱静止状态，确定此时为搏击球训练开球。本发明的方法及系统解决了基于惯性导航传感器的搏击训练器如何有效识别搏击训练开球的技术问题。

Description

一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法及系统
技术领域
本发明属于智能搏击训练领域，特别涉及一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法及系统。
背景技术
授权公告号CN 204972956 U是一个名称为“一种搏击功能训练器”的实用新型，其包括固定器、弹性绳索(弹性绳)和击打物(搏击球)，该搏击训练器用于个人搏击训练。
现有的基于惯性导航传感器的搏击训练装置不能自动准确识别搏击训练是否开球，从而不能有效记录训练有效击球次数，也不能对搏击训练时的击球数据进行统计分析。
目前还没有基于惯性导航传感器的搏击训练器对开球进行自动识别的技术方案。为此本专利提出一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法及系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是基于惯性导航传感器的搏击训练器如何有效识别搏击训练开球的问题，提出一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法及系统。
本发明的基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，包括以下步骤：
获取惯性导航传感器检测的加速度数据；
根据当前时刻和上一时刻的加速度值计算搏击球加速度瞬时变化量；
判断加速度瞬时变化量是否大于瞬时加速度阈值，若是，则判定当前时刻搏击球被有效击打；
获取当前时刻之前检测的连续N个搏击球加速度值，构成数组p[N]，其中N值事先设置；
判断数组p[N]中的值是否都小于弱静止状态加速度阈值P，若是，则判定搏击球被有效击打前处于弱静止状态，确定此时为搏击球训练开球。
优选地，还包括步骤：当确定搏击球训练开球时，采用语音、振动或显示的方式提示用户成功开球。
优选地，所述根据当前时刻和上一时刻的加速度值计算搏击球加速度瞬时变化量，包括：
加速度值用an表示，其中n表示采样时刻编号；
计算搏击球加速度瞬时变化量Δan＝k1·an-k2·an-1，其中k1和k2是事先设置的权重系数。
优选地，所述惯性导航传感器由陀螺仪和加速度仪构成且部署于搏击球内部，用于检测搏击球的加速度方向与大小。
优选地，所述弱静止状态是指搏击球处于静止状态或微弱摆动状态。
优选地，在识别搏击球被有效击打后，还包括步骤：
加速度方向用向量
Figure BDA0002337736940000021
表示，垂直方向用向量
Figure BDA0002337736940000022
表示；
计算加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000023
判断加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000024
与90°的偏离值是否小于事先设置的直拳击球角度偏离阈值
Figure BDA0002337736940000025
若是，则判定此次击球为直拳击球。
优选地，在识别搏击球被有效击打后，还包括步骤：
加速度方向用向量
Figure BDA0002337736940000026
表示，垂直方向用向量
Figure BDA0002337736940000027
表示；
计算加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000028
判断加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000029
是否小于事先设置的屈膝叠腿击球斜角阈值
Figure BDA00023377369400000210
若是，则判定此次击球为屈膝叠腿击球。
进一步优选地，所述加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000031
优选地，还包括步骤：
当确定搏击球训练开球时，根据此次击球是否为直拳击球或屈膝叠腿击球判断接球动作为直拳或屈膝叠腿开球；
采用语音、振动或显示的方式提示用户成功直拳或屈膝叠腿开球。
一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别系统，其特征在于包括：
搏击球训练器；
惯性导航传感器；
计算机；
以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述计算机的存储器中，并且被配置成由所述计算机的处理器执行，所述程序包括如上所述的方法。
本发明具有的优点是：
(1)根据搏击球被击打时的瞬时加速度变化量是否大于阈值，可以准确判断是否进行有效击球，排除非击打的受力干扰；
(2)根据搏击球加速度值是否近似等于0，可以准确判断搏击球是否处于弱静止状态，从而有效地识别搏击训练开球。
附图说明
图1是本发明依托的智能搏击训练装置示意图；
图2是本发明实施例一的基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法流程图；
图3是本发明实施例二中步骤S03的附加步骤S031的方法流程图；
图4是本发明实施例二中步骤S03的附加步骤S032的方法流程图；
图5是本发明实施例二的附加步骤S07的方法流程图；
图6是本发明实施例三的基于加速度的智能搏击球训练开球识别系统结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明优选实施例作详细说明。
本发明依托如图1所示的智能搏击训练系统，包括固定器(1)、弹性绳(2)、搏击球(3)，还包括检测搏击球加速度大小及方向的惯性导航传感器(31)，对惯性导航传感器检测的数据进行运算处理的程序及运行程序的计算机。
本发明实施例一的一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，方法流程图如图2所示，包括以下步骤：
步骤S01、获取惯性导航传感器检测的加速度数据；
步骤S02、根据当前时刻和上一时刻的加速度值计算搏击球加速度瞬时变化量；
步骤S03、判断加速度瞬时变化量是否大于事先设置的瞬时加速度阈值，若是，则判定当前时刻搏击球被有效击打；
步骤S04、获取当前时刻之前检测的连续N个搏击球加速度值，构成数组p[N]，其中N值事先设置；
步骤S05、判断数组p[N]中的值是否都小于事先设置的弱静止状态加速度阈值P，若是，则判定搏击球被有效击打前处于弱静止状态，确定此时为搏击球训练开球。
一种优选方式中，还包括步骤S06：当确定搏击球训练开球时，采用语音、振动或显示的方式提示用户成功开球。本实施例中，采用振动反馈的方式提示开球，所述振动反馈的装置采用现有的振动反馈单元，部署在拳套内。
一种优选方式中，步骤S01中所述惯性导航传感器由陀螺仪和加速度仪构成且部署于搏击球内部，用于检测搏击球的加速度方向与大小。本实施例中，惯性导航传感器由陀螺仪和加速度仪构成且部署于搏击球内部，事先设置的采样时间间隔为0.5秒，惯性导航传感器定时检测加速度数据，当前采样时刻得到的加速度值an＝160米/平方秒。
一种优选方式中，步骤S02、根据当前时刻和上一时刻的加速度值计算搏击球加速度瞬时变化量，包括：
加速度值用an表示，其中n表示采样时刻编号；
计算搏击球加速度瞬时变化量Δan＝k1·an-k2·an-1，其中k1和k2是事先设置的权重系数。本实施例中，当前时刻an＝160，上一时刻an＝0，事先设置的权重系数k1＝k2＝1，则计算搏击球加速度瞬时变化量Δan＝k1·an-k2·an-1＝160米/平方秒。
本实施例中，步骤S03、根据搏击球被无效碰触或碰撞所带来的瞬时加速度设置瞬时加速度阈值A＝100米/平方秒，搏击球加速度瞬时变化量Δan＝k1·an-k2·an-1＝160>A，判定当前时刻搏击球被有效击打。
步骤S04、事先设置N＝5，获取当前时刻之前检测的连续N个搏击球加速度值，记为数组p[N]＝[0 0.01 0.04 0 0]；
步骤S05、事先设置的弱静止状态加速度阈值P＝0.05米/平方秒，此时数组p[N]中的值都小于P，判定搏击球被有效击打前处于弱静止状态，确定此时为搏击球训练开球。
步骤S06、当前时刻击球为开球，在拳套内采用振动反馈的方式提示开球。
本发明实施例二的一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，包括以下步骤：
步骤S01、获取惯性导航传感器检测的加速度数据；
步骤S02、根据当前时刻和上一时刻的加速度值计算搏击球加速度瞬时变化量；
步骤S03、判断加速度瞬时变化量是否大于事先设置的瞬时加速度阈值，若是，则判定当前时刻搏击球被有效击打；
步骤S04、获取当前时刻之前检测的连续N个搏击球加速度值，构成数组p[N]，其中N值事先设置；
步骤S05、判断数组p[N]中的值是否都小于事先设置的弱静止状态加速度阈值P，若是，则判定搏击球被有效击打前处于弱静止状态，确定此时为搏击球训练开球。
一种优选方式中，还包括步骤S06：当确定搏击球训练开球时，采用语音、振动或显示的方式提示用户成功开球。本实施例中，采用振动反馈的方式提示开球，所述振动反馈的装置采用现有的振动反馈单元，部署在拳套内。
一种优选方式中，步骤S01中所述惯性导航传感器由陀螺仪和加速度仪构成且部署于搏击球内部，用于检测搏击球的加速度方向与大小。本实施例中，惯性导航传感器由陀螺仪和加速度仪构成且部署于搏击球内部，事先设置的采样时间间隔为0.5秒，惯性导航传感器定时检测加速度数据，当前采样时刻得到的加速度值an＝160米/平方秒。
一种优选方式中，步骤S02、根据当前时刻和上一时刻的加速度值计算搏击球加速度瞬时变化量，包括：
加速度值用an表示，其中n表示采样时刻编号；
计算搏击球加速度瞬时变化量Δan＝k1·an-k2·an-1，其中k1和k2是事先设置的权重系数。本实施例中，当前时刻an＝160，上一时刻an＝0，事先设置的权重系数k1＝k2＝1，则计算搏击球加速度瞬时变化量Δan＝k1·an-k2·an-1＝160米/平方秒。
本实施例中，步骤S03、根据搏击球被无效碰触或碰撞所带来的瞬时加速度设置瞬时加速度阈值A＝100米/平方秒，搏击球加速度瞬时变化量Δan＝k1·an-k2·an-1＝160>A，判定当前时刻搏击球被有效击打。
步骤S04、事先设置N＝5，获取当前时刻之前检测的连续N个搏击球加速度值，记为数组p[N]＝[0 0.01 0.04 0 0]；
步骤S05、事先设置的弱静止状态加速度阈值P＝0.05米/平方秒，此时数组p[N]中的值都小于P，判定搏击球被有效击打前处于弱静止状态，确定此时为搏击球训练开球。
步骤S06、当前时刻击球为开球，在拳套内采用振动反馈的方式提示开球。
如图3所示的一种优选方式中，在步骤S03中识别搏击球被有效击打后，还包括步骤S031：
步骤S0311、加速度方向用向量
Figure BDA0002337736940000071
表示，垂直方向用向量
Figure BDA0002337736940000072
表示；
步骤S0312、计算加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000073
所述加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000074
步骤S0313、判断加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000075
与90°的偏离值是否小于事先设置的直拳击球角度偏离阈值
Figure BDA0002337736940000076
若是，则判定此次击球为直拳击球。
本实施例中，陀螺仪的坐标系为x轴和y轴构成水平面，z轴垂直向上，当前时刻加速度方向表示为向量值
Figure BDA0002337736940000077
垂直方向表示为向量
Figure BDA0002337736940000078
计算加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000079
Figure BDA00023377369400000710
事先设置的直拳击球角度偏离阈值
Figure BDA00023377369400000711
此时加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA00023377369400000712
与90°的偏离值为
Figure BDA00023377369400000713
Figure BDA0002337736940000081
则判定此次击球为直拳击球。
如图4所示的一种优选方式中，在步骤S03中识别搏击球被有效击打后，还包括步骤S032：
步骤S0321、加速度方向用向量
Figure BDA0002337736940000082
表示，垂直方向用向量
Figure BDA0002337736940000083
表示；
步骤S0322、计算加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000084
所述加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000085
步骤S0323、判断加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA0002337736940000086
是否小于事先设置的屈膝叠腿击球斜角阈值
Figure BDA0002337736940000087
若是，则判定此次击球为屈膝叠腿击球。
本实施例中，陀螺仪的坐标系为x轴和y轴构成水平面，z轴垂直向上，当前时刻加速度方向表示为向量值
Figure BDA0002337736940000088
垂直方向表示为向量
Figure BDA0002337736940000089
计算加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA00023377369400000810
Figure BDA00023377369400000811
事先设置的屈膝叠腿击球斜角阈值
Figure BDA00023377369400000812
此时加速度方向与垂直方向的夹角
Figure BDA00023377369400000813
判定此次击球不是屈膝叠腿击球。
如图5所示的一种优选方式中，还包括步骤S07：
步骤S071、当确定搏击球训练开球时，根据此次击球是否为直拳击球或屈膝叠腿击球判断接球动作为直拳或屈膝叠腿开球；
步骤S072、采用语音、振动或显示的方式提示用户成功直拳或屈膝叠腿开球。
本实施例中，当确定搏击球训练开球时，判定击球动作为直拳击球，采用语音的方式提示用户成功直拳开球。
本发明实施例三的一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别系统，结构示意图如图6所示，包括：
搏击球训练器；
惯性导航传感器；
计算机；
以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述计算机的存储器中，并且被配置成由所述计算机的处理器执行，所述程序包括如上任一实施例所述的方法。
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，其特征在于包括以下步骤：
获取惯性导航传感器检测的加速度数据；
根据当前时刻和上一时刻的加速度值计算搏击球加速度瞬时变化量；
判断加速度瞬时变化量是否大于瞬时加速度阈值，若是，则判定当前时刻搏击球被有效击打；
获取当前时刻之前检测的连续N个搏击球加速度值，构成数组p[N]，其中N值事先设置；
判断数组p[N]中的值是否都小于弱静止状态加速度阈值P，若是，则判定搏击球被有效击打前处于弱静止状态，确定此时为搏击球训练开球。
2.根据权利要求1所述的基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，其特征在于，还包括步骤：当确定搏击球训练开球时，采用语音、振动或显示的方式提示用户成功开球。
3.根据权利要求1所述的基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，其特征在于，所述根据当前时刻和上一时刻的加速度值计算搏击球加速度瞬时变化量，包括：
加速度值用an表示，其中n表示采样时刻编号；
计算搏击球加速度瞬时变化量Δan＝k1·an-k2·an-1，其中k1和k2是事先设置的权重系数。
4.根据权利要求1所述的基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，其特征在于，所述惯性导航传感器由陀螺仪和加速度仪构成且部署于搏击球内部，用于检测搏击球的加速度方向与大小。
5.根据权利要求1所述的基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，其特征在于，所述弱静止状态是指搏击球处于静止状态或微弱摆动状态。
6.根据权利要求1所述的基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，其特征在于，在识别搏击球被有效击打后，还包括步骤：
加速度方向用向量
Figure FDA0002934588050000021
表示，垂直方向用向量
Figure FDA0002934588050000022
表示；
计算加速度方向与垂直方向的夹角
Figure FDA0002934588050000023
判断加速度方向与垂直方向的夹角
Figure FDA0002934588050000024
与90°的偏离值是否小于事先设置的直拳击球角度偏离阈值
Figure FDA0002934588050000025
若是，则判定此次击球为直拳击球。
7.根据权利要求1所述的基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，其特征在于，在识别搏击球被有效击打后，还包括步骤：
加速度方向用向量
Figure FDA0002934588050000026
表示，垂直方向用向量
Figure FDA0002934588050000027
表示；
计算加速度方向与垂直方向的夹角
Figure FDA0002934588050000028
判断加速度方向与垂直方向的夹角
Figure FDA0002934588050000029
是否小于事先设置的屈膝叠腿击球斜角阈值
Figure FDA00029345880500000210
若是，则判定此次击球为屈膝叠腿击球。
8.根据权利要求6或7所述的基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，其特征在于，所述加速度方向与垂直方向的夹角
Figure FDA00029345880500000211
9.根据权利要求6或7所述的基于加速度的智能搏击球训练开球识别方法，其特征在于，还包括步骤：
当确定搏击球训练开球时，根据此次击球是否为直拳击球或屈膝叠腿击球判断接球动作为直拳或屈膝叠腿开球；
采用语音、振动或显示的方式提示用户成功直拳或屈膝叠腿开球。
10.一种基于加速度的智能搏击球训练开球识别系统，其特征在于包括：
搏击球训练器；
惯性导航传感器；
计算机；
以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述计算机的存储器中，并且被配置成由所述计算机的处理器执行，所述程序用于实现如权利要求1-9任一项所述的方法。
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