WO2017005130A1 - 一种测量人体在运动中消耗能量的方法、装置及计步器 - Google Patents

一种测量人体在运动中消耗能量的方法、装置及计步器 Download PDF

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WO2017005130A1
WO2017005130A1 PCT/CN2016/087782 CN2016087782W WO2017005130A1 WO 2017005130 A1 WO2017005130 A1 WO 2017005130A1 CN 2016087782 W CN2016087782 W CN 2016087782W WO 2017005130 A1 WO2017005130 A1 WO 2017005130A1
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WO
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motion
user
acceleration
energy consumed
dimensional
Prior art date
Application number
PCT/CN2016/087782
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English (en)
French (fr)
Inventor
徐晓青
Original Assignee
深圳市声禾科技有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb

Definitions

  • the present invention relates to the field of electronic technologies, and in particular, to a method, a device, and a pedometer for measuring energy consumption of a human body during exercise.
  • the pedometer measures the amount of heat consumed by the human body by statistically calculating the number of steps, distance, speed, and daytime, so that the user controls the amount of exercise according to the measurement result.
  • the pedometer is mainly an electronic pedometer or a smart phone with built-in pedometer function software. The latter uses the corresponding gyroscope and accelerometer in the mobile phone to perform step counting to count the steps of walking and running. number.
  • the smart bracelet is a wearable smart device that records the actual data of exercise, sleep and diet in the daily life of the user, and synchronizes the data with mobile terminals such as mobile phones and tablets to guide healthy living through data. The role.
  • the smart bracelet has functions such as step counting and measuring distance, caledith, fat, etc. It also has functions such as sleep monitoring, high-grade waterproof and fatigue reminder.
  • the present invention provides a method for measuring the energy consumed by a human body during exercise.
  • the method, the device and the pedometer can measure the energy consumed by the user in the exercise according to different types of movements, so as to improve the measurement accuracy, thereby improving the measurement result to solve the scientific guiding problem of the user in the exercise.
  • the present invention provides a method for measuring energy consumed by a human body during exercise, including:
  • determining a type of motion of the user and body characteristic information of the user acquiring three-dimensional motion information of the user by using a motion sensor; and passing the three-dimensional motion information, the motion type, and the human body characteristic information of the user
  • the preset algorithm gets the total energy consumed by the user during exercise.
  • the present invention provides an apparatus for measuring energy consumed by a human body during exercise, including:
  • a determining module configured to determine a motion type of the user and the human body feature information of the user; an acquiring module, configured to acquire three-dimensional motion information of the user by using a motion sensor; and a calculating module, configured to use, according to the three-dimensional motion information And the motion type and the human body characteristic information of the user, and the total energy consumed by the user in the motion is obtained by a preset algorithm.
  • the present invention provides a pedometer, comprising:
  • a power source configured to supply power to the pedometer
  • the microprocessor is configured to determine a type of motion of the user and a human body of the user Feature information
  • the motion sensor is configured to acquire three-dimensional motion information of the user
  • the microprocessor is further configured to: according to the three-dimensional motion information, the motion type, and the human body feature information of the user, by using a preset algorithm Obtaining total energy consumed by the user during exercise
  • the display screen is configured to display various f ⁇ information to the user.
  • the present invention obtains three-dimensional motion information of a user by using a motion sensor, and comprehensively obtains user motion consumption in a horizontal direction according to a motion type, three-dimensional motion information, and human body characteristic information of the user.
  • the energy consumed by the high-direction movement and the energy consumed by the limb movement increase the measurement accuracy.
  • the type of motion of the user is determined before the measurement, when targeting a specific sport, Provide more professional and more accurate
  • the measurement of energy consumption allows the user to improve the performance of the movement in a targeted manner and has a wider applicability in the practical process.
  • existing pedometers do not fully measure the shortcomings of the user's total amount of exercise during the day.
  • FIG. 1 is a schematic flow chart of a method for consuming energy in motion according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic flow chart of a method for measuring energy consumption of a human body during exercise according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic flow chart of a method for measuring energy consumption of a human body during exercise according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of an apparatus for measuring energy consumption of a human body during exercise according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of an apparatus for measuring energy consumption of a human body during exercise according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of a pedometer according to a sixth embodiment of the present invention.
  • a method for measuring energy consumption of a human body during exercise provided by a first embodiment of the present invention can measure a human body in operation by measuring a device for consuming energy of a human body during exercise (hereinafter referred to as a measuring device).
  • the energy consumed in the movement, the unit of heat (energy) is usually calorie.
  • the following steps S101 to S103 are included:
  • S101 Determine a motion type of the user and body characteristic information of the user.
  • the measuring device is worn at the position of the center of gravity of the user to be measured, and the position of the center of gravity measures the motion information of each part of the human body most accurately.
  • the center of gravity of the human body is near the waist, so it is best to place the measuring device at the waist.
  • the measuring device can display the type selection interface of the motion to the user by using a text message or a voice prompt through the liquid crystal screen, and receive an instruction of the type of the motion selected by the user, thereby determining the type of motion performed by the user, and completing the motion.
  • the type of settings can display the type selection interface of the motion to the user by using a text message or a voice prompt through the liquid crystal screen, and receive an instruction of the type of the motion selected by the user, thereby determining the type of motion performed by the user, and completing the motion.
  • the measuring device can also display the human body feature input interface of the user through the liquid screen using text information or voice prompting, and receive the human body characteristic information input by the user, thereby obtaining the human body characteristic of the user.
  • the type of motion refers to the type of motion content, the type of division according to the content of the motion.
  • ball sports including badminton, tennis, basketball, football, golf, table tennis, etc.
  • non-ball sports including walking, running, skipping.
  • the human body characteristic information of the user refers to information about the quality (body weight), height, and the like of the human body.
  • a motion sensor is built in the measuring device, and the motion sensor may include: a three-axis acceleration sensor, a three-axis gyroscope, and a three-axis magnetometer.
  • the three-dimensional motion information includes: three-dimensional linear acceleration, three-dimensional angular velocity, and azimuth.
  • the triaxial acceleration sensor works based on the basic principle of acceleration, and the acceleration is a space vector. On the one hand, to accurately understand the motion state of the target object, the components on the three coordinate axes must be measured; The acceleration signal of the target object can be detected by a three-axis acceleration sensor without knowing the direction of motion of the target object in advance.
  • the three-axis gyroscope can measure the position, movement trajectory, acceleration and other information in six directions at the same time.
  • the maximum function of the three-axis gyroscope is to measure the three-dimensional angular velocity to discriminate the motion state of the object, and the target object to be measured can be measured. I know where I am and where I am going.
  • a three-axis magnetometer is an instrument that measures a magnetic field and measures the direction of the Earth's magnetic field.
  • the total energy consumed by the user during exercise also includes the energy consumed by the limb movement, and the energy consumed by the limb movement is directly related to the type of exercise and the characteristics of the human body.
  • the human body feature information can be obtained by receiving relevant information input by the user.
  • a coordinate system of the measuring device itself that is in reference to the coordinate system of the earth's surface is established.
  • a fixed reference coordinate system is established, which is an orthogonal coordinate system 0-xyz, wherein the positive direction of the z-axis is vertically upward, since the acceleration of gravity always persists and its direction always faces vertically
  • the lower direction is the z-axis opposite direction of the reference coordinate system.
  • the same coordinate system defines the coordinate system of the measuring device itself as a carrier coordinate system, which is an orthogonal coordinate system O-x' y'z'.
  • This carrier coordinate system is also a fixed coordinate system of the motion sensor.
  • the data related to the measurement is initialized after determining the type of the motion according to the setting of the user.
  • the measuring device acquires the three-dimensional motion information of the user through the motion sensor. Specifically, the three-dimensional linear acceleration is obtained by a three-axis acceleration sensor, the three-dimensional angular velocity is obtained by a three-axis gyroscope, and the azimuth is obtained by a three-axis magnetometer, that is, the direction of the earth's magnetic field.
  • the total energy consumed by the user during exercise further includes energy consumed in a horizontal motion direction and energy consumed in a high motion direction, wherein the horizontal motion direction refers to a direction of motion in a plane perpendicular to the direction of gravity.
  • the direction of height motion refers to the direction in which the plane moves parallel to the direction of gravity.
  • the measuring device resets the motion type according to the user instruction, and repeats the above measurement process according to the new motion type to acquire the energy consumed by the user in the changed motion type.
  • the three-dimensional motion information of the user is obtained by the motion sensor, and the energy and height consumed by the user in the horizontal direction are comprehensively obtained according to the motion type, the three-dimensional motion information, and the human body feature information of the user.
  • Energy consumed by directional movement and energy consumed by limb movement increased Measurement accuracy;
  • the type of motion of the user is determined before the measurement, a more professional and more accurate measurement of the energy consumption can be provided for a specific sporting event, so that Users can improve their sports performance in a targeted manner and have wider applicability in the practical process.
  • a second embodiment of the present invention provides a method for measuring energy consumption of a human body during exercise, the method comprising the following steps S201 to S205:
  • S201 Determine a motion type of the user and body characteristic information of the user.
  • the measuring device can display the type selection interface of the motion to the user by using a text message or a voice prompt through the liquid crystal screen, and receive an instruction of the type of the motion selected by the user, thereby determining the type of motion performed by the user, and completing the motion.
  • the type of settings can display the type selection interface of the motion to the user by using a text message or a voice prompt through the liquid crystal screen, and receive an instruction of the type of the motion selected by the user, thereby determining the type of motion performed by the user, and completing the motion.
  • the measuring device can also display the human body characteristic information input interface to the user through the liquid screen using text information or voice prompting, and receive the human body characteristic information input by the user, thereby obtaining the human body characteristic f ⁇ information.
  • the motion type refers to the type of the motion content, and the type according to the content of the motion. For example, it is divided into ball sports and non-ball sports.
  • S202 obtaining a three-dimensional linear acceleration by using a three-axis acceleration sensor, obtaining a three-dimensional angular velocity by using a three-axis gyroscope, and obtaining an azimuth angle by using a three-axis magnetometer.
  • the motion sensor may include: a three-axis acceleration sensor, a three-axis gyroscope, and a three-axis magnetometer.
  • the three-dimensional motion information includes: a three-dimensional linear acceleration, a three-dimensional angular velocity, and an azimuth angle.
  • the human body characteristic information of the user refers to information about the quality (body weight), height, and the like of the human body and human traits.
  • a coordinate system of the measuring device itself that is in reference to the coordinate system of the earth's surface is established. Referring to the first embodiment shown in Fig. 1 above, a reference coordinate system and a carrier coordinate system are established.
  • the data related to the measurement is initialized after determining the type of the motion according to the setting of the user.
  • the user should be relatively static without motion acceleration. Then, only the gravitational acceleration is persistent.
  • the acceleration value measured by the acceleration sensor is the initial three-axis projection value of the gravity acceleration on the carrier coordinate system.
  • the measuring device acquires the three-dimensional motion information of the user through the motion sensor.
  • This embodiment is applicable to scenes in which there are linear motions and rotational motions, so it is necessary to use the above three motion sensors.
  • the three-dimensional linear acceleration is obtained by a three-axis acceleration sensor
  • the three-dimensional angular velocity is obtained by a three-axis gyroscope
  • the azimuth is obtained by a three-axis magnetometer, that is, the direction of the earth's magnetic field.
  • the three-dimensional linear acceleration, the three-dimensional angular velocity, and the azimuth obtained by the real enthalpy are calculated by a preset algorithm to obtain the current relative attitude angles of the carrier coordinate system and the reference coordinate system.
  • the current attitude angle of the user is calculated by the attitude data fusion algorithm (the correlation algorithm for determining the attitude), for example, the quaternion method, that is, the correction
  • the rear three-axis Euler angles including the nutation angle, the precession angle, and the rotation angle
  • the nutation angle is the angle between the axis 0 z and the axis Oz'.
  • the attitude data fusion algorithm such as the quaternion method is a prior art in the field of flight control and inertial navigation, and details are not described herein again.
  • the gravity acceleration direction is the z-axis reverse direction of the reference coordinate system
  • a new three-axis projection of the gravitational acceleration on the carrier coordinate system can be continuously obtained.
  • the value in turn, can continuously calculate the motion of the horizontal motion direction and the high motion direction in the carrier coordinate system.
  • the projection of the motion acceleration of the human body in the horizontal motion direction and the height motion direction is the motion acceleration in the horizontal direction and the height direction.
  • the combined acceleration of the relative carrier coordinate system output by the three-axis acceleration sensor is relatively three-axis.
  • the cosine component of the gravitational acceleration is the combined acceleration in the height direction
  • the kinematic acceleration in the height direction is equal to the combined acceleration in the height direction minus the gravitational acceleration.
  • the sinusoidal component of the relative carrier coordinate system output relative to the three-axis acceleration sensor is the sinusoidal component of the three-axis gravitational acceleration.
  • calculating the energy consumed by the horizontal motion integrating the motion acceleration in the horizontal direction to obtain the speed of the user in the horizontal direction, and integrating the speed in the horizontal direction to obtain the user at the level
  • the displacement in the direction is calculated based on the motion acceleration in the horizontal direction, the displacement in the horizontal direction, the mass of the user, and the motion time, and the energy consumed by the horizontal motion is calculated.
  • the user's exercise time is measured by a meter set in the measuring device.
  • calculating the energy consumption in the height direction is the same as above, that is, integrating the motion acceleration in the height direction to obtain the speed of the user in the height direction, and integrating the speed in the height direction to obtain the user in the height direction.
  • Displacement, the motion acceleration in the integrated height direction ie, the combined acceleration in the height direction minus the gravitational acceleration
  • the displacement in the height direction ie, the mass of the user and the motion time
  • calculate the energy consumed by the motion in the height direction which also includes the overcoming Potential energy consumed by gravity.
  • S204 Acquire energy consumed by the limb motion according to the motion type, the human body feature information of the user, the three-dimensional linear acceleration, the three-dimensional angular velocity, and the azimuth angle by using a second preset algorithm.
  • Limb movement refers to the movement of the limbs involved in the movement relative to the carrier coordinate system, including rotation, usually the movement of the limbs in contact with the ball or sports apparatus, including the limbs, head, and parts.
  • the quality of the exercise apparatus is set according to the type of exercise currently performed by the user.
  • the quality of the user's limbs is set according to the user's quality and height.
  • the movement of the limb and the ball or the sports apparatus is determined according to the current acceleration of the human body in the horizontal and height directions, and the rotation motion of the limb is determined according to the measured three-dimensional angular velocity, and the exercise apparatus and the height are set according to the movement acceleration and the height of the human body.
  • Acceleration of the limb, and finally, the energy consumed by the limb movement of the exercise device is calculated based on the mass of the exercise device, the mass of the user's limb portion, the acceleration of the exercise device and the limb, and the exercise.
  • the amount of rotation of the trunk and limbs is usually small and negligible.
  • the above settings are all determined by the measuring device based on the above relevant parameters.
  • the ball sports ⁇ the human body's energy consumption should also include the energy that the ball needs to consume due to the transformation of the original reverse motion.
  • the user plays basketball, sets the quality of the basketball in the measuring device, sets the quality of the user's arm according to the user's quality and height, and sets the acceleration of the basketball and the arm according to the current acceleration of the human body in the horizontal and height directions, according to the data. It can calculate the energy consumed by the user in playing basketball, arm and palm.
  • S205 the energy consumed by the horizontal movement, the energy consumed by the height direction movement, and the limb movement elimination The accumulated energy is added to get the total energy consumed by the user during exercise.
  • the total amount of energy consumed by the above-mentioned measured human body in a horizontal movement, a height direction motion, and a limb motion energy is the total energy consumed by the motion, and the total energy is the same. Accumulated to the total energy consumed by the user throughout the day.
  • the three-dimensional motion information of the user is obtained by the motion sensor, and the energy and height consumed by the user in the horizontal direction are comprehensively obtained according to the motion type, the three-dimensional motion information, and the human body feature information of the user.
  • the energy consumed by the directional movement and the energy consumed by the limb movement increase the measurement accuracy.
  • the type of motion of the user is determined before the measurement, it is more professional for a specific sport. More accurate measurement of energy consumption, allowing users to improve their performance in a targeted manner, with a wider applicability in the practical process; third, because of the addition of more than walking, running and climbing, etc.
  • the type of exercise overcomes the shortcomings of existing pedometers that do not fully measure the total amount of exercise a user has in a day.
  • a third embodiment of the present invention provides a method for measuring energy consumption of a human body during exercise, the method comprising the following steps S301 to S307:
  • S301 Determine a motion type of the user and body characteristic information of the user.
  • the measuring device may display the type selection interface of the motion to the user by using a text message or a voice prompt on the liquid crystal screen, and receive an instruction of the type of the motion selected by the user, thereby determining the type of motion performed by the user, and completing the motion.
  • the type of settings may display the type selection interface of the motion to the user by using a text message or a voice prompt on the liquid crystal screen, and receive an instruction of the type of the motion selected by the user, thereby determining the type of motion performed by the user, and completing the motion.
  • the measuring device can also display the human body characteristic information input interface to the user by means of text information or voice prompting through the liquid crystal screen, and receive the human body characteristic information input by the user, thereby obtaining the human body characteristic f ⁇ information.
  • the human body characteristic information of the user refers to information about the quality (body weight), height, and the like of the human body and human traits.
  • the motion type refers to the type of the motion content, and the type according to the content of the motion. For example, it is divided into ball sports and non-ball sports.
  • a coordinate system of the measuring device itself that is referred to the coordinate system of the earth's surface is established. Referring to the first embodiment shown in FIG. 1 above, a reference coordinate system is established to And the carrier coordinate system.
  • the type of the motion is determined according to the user's setting, and the data related to the measurement is initialized.
  • the user sets the motion type ⁇ , the user should be relatively static without motion acceleration.
  • the acceleration value measured by the acceleration sensor is the initial three of the gravitational acceleration on the carrier coordinate system. Axis projection value.
  • the measuring device securely acquires three-dimensional motion information of the user through the motion sensor.
  • This embodiment is applicable to a scene in which linear motion or tilt motion exists, but the rotational motion is limited to a certain range, and therefore only a three-axis acceleration sensor is required. That is, the three-dimensional linear acceleration is obtained by a three-axis acceleration sensor
  • the method of separating the gravitational acceleration triaxial component from the triaxial acceleration detection result output by the triaxial acceleration sensor may include, but is not limited to, a low pass filtering method and a mean value removing method.
  • the theoretical basis of the low-pass filtering method is that the frequency of the human motion is below 15 Hz, and the frequency of the gravity acceleration is between 0.2 and 0.5 Hz, so that a bandpass filter of 0.25 to 35 Hz can be used from the triaxial acceleration sensor. Extracting the motion acceleration component and the triaxial component of gravity acceleration from the three-dimensional linear acceleration acquired by ⁇
  • the theoretical basis for the removal of the mean method is that the human body is in motion, especially in ball sports, and the relative position of the carrier coordinate system of the three-axis accelerometer worn on the body and the reference coordinate system generally does not occur in a period of time. A big change has taken place.
  • the method of removing the mean value is to set the average value of the triaxial acceleration components in a period of time as the three components of the gravitational acceleration in the respective axial directions, that is, the average value on an axis of the inter-day window acceleration sensor is taken as the axis.
  • the three-axis component of the gravitational acceleration ie, the three-axis gravitational acceleration component relative to the carrier coordinate system).
  • S305 Obtain an energy consumed by the user in the horizontal direction motion and an energy consumed by the user in the height direction motion by using a third preset algorithm.
  • calculating the energy consumed by the horizontal direction motion integrating the motion acceleration in the horizontal direction to obtain the speed of the user in the horizontal direction, and integrating the speed in the horizontal direction to obtain the displacement of the user in the horizontal direction, according to the level
  • the acceleration of the motion in the direction, the displacement in the horizontal direction, the mass of the user, and the motion time calculate the energy consumed by the horizontal motion.
  • the user's exercise time is measured by a meter set in the measuring device.
  • calculating the energy consumption in the height direction is the same as above, that is, integrating the motion acceleration in the height direction to obtain the speed of the user in the height direction, and integrating the speed in the height direction to obtain the user in the height direction.
  • Displacement, the motion acceleration in the integrated height direction ie, the combined acceleration in the height direction minus the gravitational acceleration
  • the displacement in the height direction ie, the mass of the user
  • the motion time calculate the energy consumed by the motion in the height direction, which also includes the overcoming Potential energy consumed by gravity.
  • the quality of the exercise device is set according to the type of exercise currently performed by the user.
  • Set the quality of the user's limbs based on the user's quality and height.
  • the acceleration of the exercise apparatus and the limb is set according to the acceleration and height of the human body, and the ball and the non-spherical type with less rotation motion.
  • Exercise the amount of rotation of the trunk and limbs is usually small and negligible.
  • the energy consumed by the exercise device is calculated based on the mass of the exercise device, the mass of the user's limb, the acceleration of the exercise device and the limb, and the exercise.
  • the above settings are all determined by the measuring device based on the above relevant parameters.
  • the total amount of energy consumed by the above-mentioned measured human body in a horizontal movement, a height direction motion, and a limb motion energy is the total energy consumed by the motion, and the total energy is the same. Accumulated to the total energy consumed by the user throughout the day.
  • the three-dimensional motion information of the user is obtained by the motion sensor, and the energy and height consumed by the user in the horizontal direction are comprehensively obtained according to the motion type, the three-dimensional motion information, and the human body feature information of the user.
  • the energy consumed by the directional movement and the energy consumed by the limb movement increase the measurement accuracy.
  • the type of motion of the user is determined before the measurement, it is more professional for a specific sport. More accurate measurement of energy consumption, allowing users to improve their performance in a targeted manner, with a wider applicability in the practical process; third, because of the addition of walking, running and climbing, etc.
  • the type of exercise overcomes the shortcomings of existing pedometers that do not fully measure the total amount of exercise a user has in a day.
  • a device for measuring energy consumption of a human body during exercise is used to implement the method for measuring energy consumption of a human body during exercise in the above embodiment, for convenience of explanation, only Portions relating to embodiments of the invention are shown.
  • the apparatus for measuring energy consumption of a human body during exercise as illustrated in FIG. 4 may be an execution body of a method for measuring energy consumption of a human body during exercise provided in the foregoing embodiment, which may be a pedometer or one of the functional modules.
  • the apparatus for measuring energy consumption of a human body in motion as exemplified in FIG. 4 mainly includes: a determining module 401, an obtaining module 402, and a calculating module 403.
  • the determining module 401 is configured to determine a motion type of the user and human body feature information of the user; [0094] an obtaining module 402, configured to acquire three-dimensional motion information of the user by using a motion sensor;
  • the calculating module 403 is configured to obtain, according to the three-dimensional motion information, the motion type and the human body feature information of the user, the total energy consumed by the user during the motion by using a preset algorithm.
  • the three-dimensional motion information of the user is obtained by the motion sensor, and the energy and height consumed by the user in the horizontal direction are comprehensively obtained according to the motion type, the three-dimensional motion information, and the human body feature information of the user.
  • the energy consumed by the directional movement and the energy consumed by the limb movement increase the measurement accuracy.
  • the type of motion of the user is determined before the measurement, Therefore, when it is targeted for a specific sport, it can provide more professional and accurate measurement of energy consumption, so that users can improve their sports performance in a targeted manner, and have wider applicability in the practical process;
  • the addition of more types of exercise than walking, running and climbing has overcome the shortcomings of the existing pedometer that cannot fully measure the total amount of exercise of the user during the day.
  • the apparatus for measuring energy consumption of a human body during exercise as illustrated in Fig. 5 may be an execution body of the method for measuring energy consumption of a human body during exercise provided in the foregoing embodiment, which may be a pedometer or one of the functional modules.
  • the apparatus for measuring the energy consumption of the human body during exercise mainly includes: a determination module 501, an acquisition module 502, and a calculation module 503.
  • the calculation module 503 further includes: a first calculation sub-module 5031, an extraction module 5032, and a second calculation sub-module 5033.
  • the determining module 501 is configured to determine a motion type of the user and the human body feature information of the user; [0100] an obtaining module 502, configured to acquire three-dimensional motion information of the user by using the motion sensor;
  • the calculating module 503 is configured to obtain, according to the three-dimensional motion information, the motion type and the human body feature information of the user, the total energy consumed by the user during the motion by using a preset algorithm.
  • the acquisition module 502 is further configured to obtain a three-dimensional linear acceleration obtained by the three-axis acceleration sensor, through the three-axis The three-dimensional angular velocity obtained by the gyroscope is obtained, and the azimuth angle is obtained by the three-axis magnetometer.
  • the calculation module 503 further includes:
  • the first calculating module 5031 is configured to obtain, according to the human body feature information of the user, the three-dimensional linear acceleration, the three-dimensional angular velocity, and the azimuth, the energy consumed by the horizontal motion of the user and the user by using a first preset algorithm.
  • the energy consumed by the height direction movement, and according to the motion type, the user's body characteristic information, the three-dimensional linear acceleration, the three-dimensional angular velocity, and the azimuth angle, the energy consumed by the limb movement is obtained by the second preset algorithm, and
  • the energy consumed by the horizontal movement, the energy consumed by the heightwise movement, and the energy consumed by the limb movement are accumulated to obtain the total energy consumed by the user during exercise.
  • the acquisition module 502 is further configured to pass the The three-axis accelerometer achieves three-dimensional linear acceleration.
  • the calculation module 503 further includes:
  • an extraction module 5032 configured to extract a triaxial component of the motion acceleration of the user and a triaxial component of the gravitational acceleration from the three-dimensional linear acceleration acquired from the real axis;
  • the second calculation sub-module 5033 is configured to obtain motion acceleration and velocity in the horizontal direction and motion acceleration and velocity in the height direction according to the triaxial component of the motion acceleration and the triaxial component of the gravitational acceleration, and pass the third pre-
  • the algorithm obtains the energy consumed by the user in the horizontal direction motion and the energy consumed by the user in the height direction motion, according to the motion type, the user's body characteristic information, the three-axis component of the motion acceleration, and the three-axis component of the gravity acceleration,
  • the four preset algorithm obtains the energy consumed by the limb movement, and accumulates the energy consumed by the horizontal movement, the energy consumed by the height direction movement, and the energy consumed by the limb movement to obtain the total energy consumed by the user during the movement.
  • the three-dimensional motion information of the user is obtained by the motion sensor, and the energy and height consumed by the user in the horizontal direction are comprehensively obtained according to the motion type, the three-dimensional motion information, and the human body feature information of the user.
  • the energy consumed by the directional movement and the energy consumed by the limb movement increase the measurement accuracy.
  • the type of motion of the user is determined before the measurement, it is more professional for a specific sport. More accurate measurement of energy consumption, allowing users to improve their performance in a targeted manner, with a wider applicability in the practical process; third, because of the addition of walking, running and climbing, etc.
  • the type of exercise overcomes the shortcomings of existing pedometers that do not fully measure the total amount of exercise a user has in a day.
  • FIG. 6 is a schematic structural view of a pedometer according to a sixth embodiment of the present invention, in which the measuring body shown in FIG. 4 or FIG. 5 can be operated in motion.
  • An apparatus for consuming energy the apparatus for implementing the method for measuring energy consumption of a human body during exercise in the first to third embodiments, the pedometer comprising:
  • the power source 601 is used to supply power to each part of the pedometer, and the power source 601 can be a lithium polymer battery. Pool.
  • the microprocessor 602 is configured to determine a motion type of the user and human body characteristic information of the user.
  • the motion sensor 603 integrates a three-axis acceleration sensor, a three-axis gyroscope, and a three-axis magnetometer for acquiring three-dimensional motion information of the user.
  • the microprocessor 603 is further configured to obtain, according to the three-dimensional motion information, the motion type and the human body feature information of the user, a total energy consumed by the user during the motion by using a preset algorithm, where the total energy consumed is a level The sum of energy consumed by directional motion, energy consumed by height directional motion, and energy consumed by limb motion.
  • the display screen 604 is an output unit for displaying various information to the user. It includes information showing the user's choice of the type of exercise, information indicating the success of the setup, the measured value of the energy consumed during the exercise, the calorie energy consumed per hour, the maximum acceleration and maximum speed of the user during the exercise. .
  • the display screen 604 may be a touch screen, and the touch screen may be provided with a button, or may not be a touch screen.
  • the pedometer is provided with a physical button 605 for the user to set the pedometer by inputting information, for example. , set the type of exercise, set the user's weight, height, etc.
  • the three-dimensional motion information of the user is obtained by using the motion sensor, and the energy and height consumed by the user in the horizontal direction are comprehensively obtained according to the motion type, the three-dimensional motion information, and the human body feature information of the user.
  • the energy consumed by the directional movement and the energy consumed by the limb movement increase the measurement accuracy.
  • the type of motion of the user is determined before the measurement, it is more professional for a specific sport. More accurate measurement of energy consumption, allowing users to improve their performance in a targeted manner, with a wider applicability in the practical process; third, because of the addition of walking, running and climbing, etc.
  • the type of exercise overcomes the shortcomings of existing pedometers that do not fully measure the total amount of exercise a user has in a day.
  • the disclosed apparatus and method may be implemented in other manners.
  • the device embodiments described above are merely illustrative.
  • the division of the modules is only a logical function division, and the actual implementation may have another division manner, for example, multiple modules or components may be combined or Can be integrated into another system, or some features are available To ignore, or not execute.
  • the mutual coupling or direct coupling or communication connection shown or discussed may be an indirect coupling or communication connection through some interface, device or module, and may be in an electrical, mechanical or other form.
  • the modules described as separate components may or may not be physically distributed.
  • the components displayed as modules may or may not be physical modules, that is, may be located in one place, or may be distributed to multiple On the network module. Some or all of the modules may be selected according to actual needs to achieve the purpose of the solution of the embodiment.
  • each functional module in each embodiment of the present invention may be integrated into one processing module, or each module may exist physically separately, or two or more modules may be integrated into one module.
  • the above integrated modules can be implemented in the form of hardware or in the form of software functional modules.
  • the integrated module if implemented in the form of a software functional module and sold or used as a standalone product, may be stored in a computer readable storage medium.
  • the technical solution of the present invention may contribute to the prior art or all or part of the technical solution may be embodied in the form of a software product stored in a storage medium.
  • a number of instructions are included to cause a computer device (which may be a personal computer, server, or network device, etc.) to perform all or part of the steps of the methods described in various embodiments of the present invention.
  • the foregoing storage medium includes: a U disk, a removable hard disk, a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), a magnetic disk or an optical disk, and the like, which can store program codes. .
  • the above is a method, a device, and a pedometer for measuring energy consumption of a human body during exercise provided by the present invention.
  • the description of the present invention is not limited by the scope of the present invention, and the description of the present invention is not limited to the scope of the present invention.

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Abstract

一种测量人体在运动中消耗能量的方法，包括以下步骤：确定用户的运动类型及用户的人体特征信息（S101，S201，S301）；通过运动传感器获取用户的三维运动信息（S102，S202，S302）；根据三维运动信息、运动类型以及用户的人体特征信息，得到用户在运动中消耗的总能量（S103，S203～S205，S303～S307），为水平方向运动消耗的能量、高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消耗的能量之和。还提供了一种测量人体在运动中消耗能量的装置及计步器，可按照不同类型的运动，测量用户在该项运动中消耗的能量，以提高测量准确度，进而提高测量结果对用户在该项运动中的科学指导性；同时因包括更多的运动类型，能全面测量用户在一天中总的运动量。

Description

说明书 发明名称：一种测量人体在运动中消耗能量的方法、 装置及计步器 技术领域
[0001] 本发明涉及电子技术领域， 尤其涉及一种测量人体在运动中消耗能量的方法、 装置及计步器。
背景技术
[0002] 运动与健康的关系日益受到人们的高度重视， 在重视身体健康的同吋， 越来越 多的人加入到健身运动的行列中。 为了在了解自己身体状况的基础上更加有计 划有科学地运动， 各种运动监测技术应运而生。 人们通常通过运动检测设备来 检测自己的运动状况， 运动检测设备包括计步器、 智能手环等。
[0003] 在现有技术中， 计步器通过统计步数、 距离、 速度、 吋间等数据， 测算人体消 耗的热量， 使得用户根据测量结果掌控运动量。 计步器主要是电子计步器或内 置计步器功能软件的智能手机， 其中后者通过手机内的陀螺仪和加速度计， 使 用相应的应用软件进行记步， 以统计用户散步及跑步的步数。 而智能手环是一 种穿戴式智能设备， 可以记录用户日常生活中的锻炼、 睡眠及饮食等实吋数据 ， 并将这些数据与手机、 平板电脑等移动终端同步， 起到通过数据指导健康生 活的作用。 智能手环具有计步以及测量距离、 卡里路、 脂肪等功能， 同吋还具 有睡眠监测、 高档防水和疲劳提醒等功能。
[0004] 目前的计步器和智能手环等运动检测设备仅能测量散步、 跑步和爬山等的步数 、 运动距离等数据， 并根据此类数据测量出运动中消耗的能量。 然而， 当用户 进行球类等体育运动吋， 例如， 羽毛球， 网球， 篮球， 足球， 高尔夫球， 兵乓 球等类运动， 由于这些运动更多涉及四肢的运动， 或者， 上下弹跳， 而并不产 生有规律的位移， 因此， 仅仅测量步数及运动距离是无法全面地测量出用户在 一天中的运动中消耗的全部能量的， 而且当针对特定的运动项目吋， 更无法提 供专业的在运动中消耗能量的测量方法， 在使用中具有局限性。
技术问题
[0005] 为了克服现有技术中的不足， 本发明提供一种测量人体在运动中消耗能量的方 法、 装置及计步器， 可按照不同类型的运动， 测量用户在该项运动中消耗的能 量， 以提高测量准确度， 进而提高测量结果对用户在该项运动中的科学指导性 问题的解决方案
技术解决方案
[0006] 本发明提供一种测量人体在运动中消耗能量的方法， 包括：
[0007] 确定用户的运动类型及所述用户的人体特征信息； 通过运动传感器获取所述用 户的三维运动信息； 根据所述三维运动信息、 所述运动类型以及所述用户的人 体特征信息， 通过预置算法得到所述用户在运动中消耗的总能量。
[0008] 本发明提供一种测量人体在运动中消耗能量的装置， 包括：
[0009] 确定模块， 用于确定用户的运动类型及所述用户的人体特征信息； 获取模块， 用于通过运动传感器获取所述用户的三维运动信息； 计算模块， 用于根据所述 三维运动信息， 所述运动类型以及所述用户的人体特征信息， 通过预置算法得 到所述用户在运动中消耗的总能量。
[0010] 本发明提供一种计步器， 包括：
[0011] 电源、 微处理器、 运动传感器以及显示屏； 其中， 所述电源， 用于为所述计步 器供电； 所述微处理器， 用于确定用户的运动类型及所述用户的人体特征信息 ； 所述运动传感器， 用于获取用户的三维运动信息； 所述微处理器， 还用于根 据所述三维运动信息， 所述运动类型以及所述用户的人体特征信息， 通过预置 算法得到所述用户在运动中消耗的总能量； 所述显示屏， 用于向用户显示各种 f π息。
发明的有益效果
有益效果
[0012] 从上述本发明实施例可知， 一方面， 本发明通过运动传感器获得用户的三维运 动信息， 并根据运动类型、 三维运动信息以及该用户的人体特征信息， 综合得 到用户在水平方向运动消耗的能量、 高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消 耗的能量， 提高测量准确率； 第二方面， 由于在测量之前， 对用户的运动类型 进行了确定， 因此， 当针对特定的运动项目吋， 可提供更为专业的、 更为准确 的消耗能量的测量结果， 使得用户可有针对性地提高运动成绩， 在实用过程中 具有更广的适用性； 第三方面， 由于加入了比步行， 跑步和爬山等更多的运动 类型， 克服了现有计步器不能全面测量用户在一天中总的运动量的缺点。
对附图的简要说明
附图说明
[0013] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中所需要 使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一 个实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还 可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014] 图 1为本发明第一实施例提供的测』 ί本在运动中消耗能量的方法流程示意图
[0015] 图 2为本发明第二实施例提供的测量人体在运动中消耗能量的方法流程示意图
[0016] 图 3为本发明第三实施例提供的测量人体在运动中消耗能量的方法流程示意图
[0017] 图 4为本发明第四实施例提供的测量人体在运动中消耗能量的装置结构示意图
[0018] 图 5为本发明第五实施例提供的测量人体在运动中消耗能量的装置结构示意图
[0019] 图 6为本发明第六实施例提供的计步器的结构示意图。
本发明的实施方式
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或 现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的 附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创 造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021] 请参阅附图 1， 本发明第一实施例提供的测量人体在运动中消耗能量的方法， 可通过测量人体在运动中消耗能量的装置 （以下简称测量装置） 测量人体在运 动中消耗的能量， 热量 （能量） 的计量单位通常为卡路里 （calorie) 。 包括以下 步骤 S101至步骤 S103:
[0022] S101 , 确定用户的运动类型及该用户的人体特征信息。
[0023] 将测量装置佩戴在待测量的用户的重心位置， 重心位置测量人体各部分的运动 信息最为准确。 人体的重心在腰部附近， 所以将该测量装置放在腰部最为适宜
[0024] 测量装置可通过液晶屏采用文字信息或语音提示的方式， 向用户显示运动的类 型选择界面， 并接收用户发送的选择运动的类型的指令， 从而确定用户进行运 动的类型， 完成关于运动的类型的设置。
[0025] 测量装置还可通过液晶屏采用文字信息或语音提示的方式， 向用户显示用户的 人体特征输入界面， 并接收用户输入的人体特征信息， 从而获得用户的人体特 征。
[0026] 其中， 运动类型是指运动内容的类型， 根据运动的内容划分的类型。 例如， 球 类运动， 包括羽毛球， 网球， 篮球， 足球， 高尔夫球， 兵乓球等， 或者非球类 运动， 包括步行， 跑步， 跳绳运动。 该用户的人体特征信息是指人体的质量 （ 体重） 、 身高等与人体特质有关的信息。
[0027] S102, 通过运动传感器获取该用户的三维运动信息。
[0028] 测量装置中内置运动传感器， 该运动传感器可包括： 三轴加速度传感器， 三轴 陀螺仪以及三轴磁力计。 该三维运动信息包括： 三维线性加速度、 三维角速度 以及方位角。
[0029] 三轴加速度传感器是基于加速度的基本原理进行工作， 加速度是空间矢量， 一 方面， 要准确了解目标物体的运动状态， 必须测得其三个坐标轴上的分量； 另 一方面， 在预先不知目标物体运动方向吋， 可通过三轴加速度传感器来检测其 加速度信号。
[0030] 三轴陀螺仪可同吋测定 6个方向的位置、 移动轨迹、 加速等信息， 三轴陀螺仪 最大的作用就是测量三维角速度， 以判别物体的运动状态， 可以让被测量的目 标物体可知自己"在哪儿和去哪儿"。
[0031] 三轴磁力计是测量磁场的仪器， 可测得地球磁场的方向。 [0032] 该用户在运动中消耗的总能量还包括肢体运动消耗的能量， 肢体运动消耗的能 量与运动类型以及人体的特征有直接关系。 该人体特征信息可以通过接收用户 输入的相关信息而获得。
[0033] 首先， 为了测量人体相对于地球表面的运动， 要设立与地球表面的坐标系相参 照的测量装置自身的坐标系。 那么， 基于地球表面设立一个固定的参考坐标系 ， 该坐标系是正交坐标系 0-xyz， 其中 z轴正方向竖直向上， 由于重力加速度总是 持续存在且其方向总是竖直地面向下的， 其方向为参考坐标系的 z轴反方向。 同 吋将测量装置自身的坐标系定义为载体坐标系， 该载体坐标系是正交坐标系 O-x' y'z'， 这个载体坐标系也是运动传感器的固定坐标系。 用户运动吋， 测量装置也 随之运动， 此吋载体坐标系相对参考坐标系会发生变化。
[0034] 其次， 在对人体运动所消耗能量的测量幵始之前， 根据用户的设置确定运动的 类型之后， 将与测量相关的数据进行初始化。
[0035] 测量装置通过运动传感器实吋地获取该用户的三维运动信息。 具体地， 通过三 轴加速度传感器实吋获取三维线性加速度， 通过三轴陀螺仪实吋获取三维角速 度， 通过三轴磁力计实吋获取方位角， 即地球磁场的方向。
[0036] S103 , 根据该三维运动信息、 该运动类型以及该用户的人体特征信息， 通过预 置算法得到该用户在运动中消耗的总能量。
[0037] 该用户在运动中消耗的总能量还包括在水平运动方向上消耗的能量以及在高度 运动方向上消耗的能量， 其中， 水平运动方向是指在与重力方向垂直的平面进 行运动的方向， 高度运动方向是指在与重力方向平行的平面进行运动的方向。 此两部分消耗的能量可以根据实吋获取的三维运动信息获得。
[0038] 进一步地， 在本吋间窗结束后， 在下一个吋间窗幵始吋重复上述测量过程。
[0039] 若用户改变了运动类型， 测量装置根据用户指令重新设置运动类型， 则根据新 的运动类型重复上述测量过程， 以获取用户在改变后的运动类型中消耗的能量
[0040] 本发明实施例中， 一方面， 通过运动传感器获得用户的三维运动信息， 并根据 运动类型、 三维运动信息以及该用户的人体特征信息， 综合得到用户在水平方 向运动消耗的能量、 高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消耗的能量， 提高 测量准确率； 第二方面， 由于在测量之前， 对用户的运动类型进行了确定， 因 此， 当针对特定的运动项目吋， 可提供更为专业的、 更为准确的消耗能量的测 量结果， 使得用户可有针对性地提高运动成绩， 在实用过程中具有更广的适用 性； 第三方面， 由于加入了比步行， 跑步和爬山等更多的运动类型， 能全面测 量用户在一天中总的运动量。
[0041] 请参阅附图 2， 本发明第二实施例提供一种测量人体在运动中消耗能量的方法 ， 该方法包括以下步骤 S201至步骤 S205:
[0042] S201 , 确定用户的运动类型及该用户的人体特征信息。
[0043] 测量装置可通过液晶屏采用文字信息或语音提示的方式， 向用户显示运动的类 型选择界面， 并接收用户发送的选择运动的类型的指令， 从而确定用户进行运 动的类型， 完成关于运动的类型的设置。
[0044] 测量装置还可通过液晶屏采用文字信息或语音提示的方式， 向用户显示人体特 征信息输入界面， 并接收用户输入的人体特征信息， 从而获得用户的人体特征 f π息。
[0045] 其中， 运动类型是指运动内容的类型， 根据运动的内容划分的类型。 例如划分 为球类运动和非球类运动。
[0046] S202, 通过三轴加速度传感器实吋获取三维线性加速度， 通过三轴陀螺仪实吋 获取三维角速度， 通过三轴磁力计实吋获取方位角。
[0047] 该运动传感器可包括： 三轴加速度传感器， 三轴陀螺仪以及三轴磁力计。
[0048] 该三维运动信息包括： 三维线性加速度、 三维角速度以及方位角。
[0049] 该用户的人体特征信息是指人体的质量 （体重） 、 身高等与人体特质有关的信 息。
[0050] 首先， 为了测量人体相对于地球表面的运动， 要设立与地球表面的坐标系相参 照的测量装置自身的坐标系。 参见前述图 1所示第一实施例， 设立参考坐标系以 及载体坐标系。
[0051] 其次， 在对人体运动所消耗能量的测量幵始之前， 根据用户的设置确定运动的 类型之后， 将与测量相关的数据进行初始化。 当用户设置运动类型吋， 此吋用 户应是相对静止而无运动加速度的， 那么， 此吋只有重力加速度是持续存在的 ， 加速度传感器所测的加速度值就是重力加速度在载体坐标系上的初始三轴投 影值。
[0052] 测量装置通过运动传感器实吋地获取该用户的三维运动信息。 本实施例适用于 同吋存在直线运动和旋转运动的场景， 因此需要同吋使用以上三种运动传感器 。 具体地， 通过三轴加速度传感器实吋获取三维线性加速度， 通过三轴陀螺仪 实吋获取三维角速度， 通过三轴磁力计实吋获取方位角， 即地球磁场的方向。
[0053] S203 , 根据该用户的人体特征信息、 三维线性加速度、 三维角速度以及方位角 ， 通过第一预置算法得到该用户水平方向运动消耗的能量以及该用户高度方向 运动消耗的能量。
[0054] 将实吋获取的三维线性加速度、 三维角速度以及方位角， 通过预置算法计算得 到载体坐标系和参考坐标系的当前相对姿态角度。
[0055] 具体地， 根据实吋获取的三维线性加速度、 三维角速度及方位角， 通过姿态数 据融合算法 （确定姿态的相关算法） ， 例如四元数法， 计算出该用户当前姿态 角度， 即校正后的三轴欧拉角 （包括章动角、 旋进角和自转角） ， 章动角为轴 0 z到轴 Oz'之间的角度。 需要说明的是， 四元数法等姿态数据融合算法为飞控和惯 性导航领域的现有技术， 此处不再赘述。
[0056] 由于重力加速度方向是参考坐标系的 z轴反方向， 根据校正后的三轴欧拉角中 的章动角， 可以持续获得重力加速度在载体坐标系上实吋的新的三轴投影值， 进而在载体坐标系中可以持续计算水平运动方向和高度运动方向的运动情况。
[0057] 人体的运动加速度在水平运动方向以及高度运动方向的投影即是水平方向以及 高度方向的运动加速度。 具体是当已知相对载体坐标系的三轴重力加速度 （在 坐标系中可用矢量表示） ， 那么三轴加速度传感器输出的相对载体坐标系的合 成加速度 （在坐标系中可用矢量表示） 相对三轴重力加速度的余弦分量就是高 度方向的合成加速度， 高度方向的运动加速度等于高度方向的合成加速度减去 重力加速度。 而三轴加速度传感器输出的相对载体坐标系的合成加速度相对三 轴重力加速度的正弦分量就是水平方向的运动加速度。
[0058] 进一步地， 计算水平方向运动消耗的能量， 将水平方向的运动加速度进行积分 获得用户在水平方向上的速度， 并将水平方向的速度进行积分获得用户在水平 方向上的位移， 根据水平方向上的运动加速度、 水平方向上的位移、 用户的质 量以及运动吋间， 计算得到水平方向运动消耗的能量。 其中， 用户的运动吋间 由测量装置中设置的计吋器测量得到。
[0059] 同理地， 计算高度方向运动消耗能量的方式同上， 即， 将高度方向的运动加速 度进行积分获得用户在高度方向上的速度， 将高度方向的速度进行积分获得用 户在高度方向上的位移， 综合高度方向上的运动加速度 （即， 高度方向的合成 加速度减去重力加速度） 、 高度方向上的位移以及用户的质量以及运动吋间， 计算高度方向运动消耗的能量， 其中还包括因克服重力而消耗的势能。
[0060] S204, 根据运动类型、 该用户的人体特征信息、 三维线性加速度、 三维角速度 以及方位角， 通过第二预置算法得到肢体运动消耗的能量。
[0061] 需要说明的是， 测量人体在运动中消耗的能量除了人体在水平方向的运动和在 高度方向的运动中消耗的能量之外， 还要测量出肢体运动消耗的能量。 肢体运 动是指参与运动的肢体进行的相对于载体坐标系的运动， 包括自转， 通常是与 球类或体育器具发生接触的肢体进行的运动， 肢体包括四肢、 头部、 部位。
[0062] 具体地， 根据用户当前进行的运动类型， 设定运动器具的质量。 根据用户的质 量和身高， 设定用户肢体部位的质量。 进一步地， 根据人体当前在水平和高度 方向的运动加速度判断肢体和球类或体育器具存在运动， 并根据测量到的三维 角速度判断肢体的自转运动， 根据人体的运动加速度及身高设定运动器具和肢 体的加速度， 最后， 根据运动器具的质量、 用户肢体部位的质量、 运动器具和 肢体的加速度以及运动吋间计算使用该运动器具吋肢体运动消耗的能量。 大部 分球类和非球类运动中躯干和肢体的自转运动量通常比较小， 也可以忽略不计 。 以上的设定均为测量装置根据上述相关参数确定。
[0063] 一个实例中， 球类运动吋， 人体的消耗能量还应包括球类因转变原先的反向运 动需多消耗的能量。 例如， 用户打篮球， 在测量装置中设定篮球的质量， 根据 用户的质量和身高设定用户手臂的质量， 根据人体当前在水平和高度方向的加 速度设定篮球和手臂的加速度， 根据这些数据可以计算出用户在打篮球吋手臂 、 手掌消耗的能量。
[0064] S205 , 将水平方向运动消耗的能量、 高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消 耗的能量累加后得到用户在运动中消耗的总能量。
[0065] 将上述测量出的人体在一项运动中水平方向的运动、 在高度方向的运动、 以及 肢体运动消耗的能量的总和， 即为该项运动消耗的总能量， 此总能量同吋可累 加到该用户全天各项运动中消耗的总能量。
[0066] 本发明实施例中， 一方面， 通过运动传感器获得用户的三维运动信息， 并根据 运动类型、 三维运动信息以及该用户的人体特征信息， 综合得到用户在水平方 向运动消耗的能量、 高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消耗的能量， 提高 测量准确率； 第二方面， 由于在测量之前， 对用户的运动类型进行了确定， 因 此， 当针对特定的运动项目吋， 可提供更为专业的、 更为准确的消耗能量的测 量结果， 使得用户可有针对性地提高运动成绩， 在实用过程中具有更广的适用 性； 第三方面,由于加入了比步行， 跑步和爬山等更多的运动类型,克服了现有计 步器不能全面测量用户在一天中总的运动量的缺点。
[0067] 请参阅附图 3， 本发明第三实施例提供一种测量人体在运动中消耗能量的方法 ， 该方法包括以下步骤 S301至步骤 S307:
[0068] S301、 确定用户的运动类型及该用户的人体特征信息。
[0069] 测量装置可通过液晶屏采用文字信息或语音提示的方式， 向用户显示运动的类 型选择界面， 并接收用户发送的选择运动的类型的指令， 从而确定用户进行运 动的类型， 完成关于运动的类型的设置。
[0070] 测量装置还可通过液晶屏采用文字信息或语音提示的方式， 向用户显示人体特 征信息输入界面， 并接收用户输入的人体特征信息， 从而获得用户的人体特征 f π息。
[0071] 该用户的人体特征信息是指人体的质量 （体重） 、 身高等与人体特质有关的信 息。
[0072] 其中， 运动类型是指运动内容的类型， 根据运动的内容划分的类型。 例如划分 为球类运动和非球类运动。
[0073] S302, 通过三轴加速度传感器实吋获取三维线性加速度。
[0074] 首先， 为了测量人体相对于地球表面的运动， 要设立与地球表面的坐标系相参 照的测量装置自身的坐标系。 参见前述图 1所示第一实施例， 设立参考坐标系以 及载体坐标系。
[0075] 其次， 在对人体运动所消耗能量的测量幵始之前， 根据用户的设置确定运动的 类型之后， 将与测量相关的数据进行初始化。 当用户设置运动类型吋， 此吋用 户应是相对静止而无运动加速度的， 那么， 此吋只有重力加速度是持续存在的 ， 加速度传感器所测的加速度值就是重力加速度在载体坐标系上的初始三轴投 影值。
[0076] 测量装置通过运动传感器实吋地获取该用户的三维运动信息。 本实施例适用于 存在线性运动或倾斜运动， 但旋转运动限制在一定范围内的场景， 因此只需要 使用三轴加速度传感器。 即， 通过三轴加速度传感器实吋获取三维线性加速度
[0077] S303 , 从实吋获取的三维线性加速度中， 提取出该用户的运动加速度的三轴分 量以及重力加速度三轴分量。
[0078] 从实吋获取的三维线性加速度中， 提取重力加速度三轴分量即分离出叠加在三 维线性加速度分量上的重力加速度三轴分量。
[0079] 具体地， 从三轴加速度传感器输出的三轴加速度检测结果中分离出重力加速度 三轴分量的方法可以但不限于包括： 低通滤波法， 以及， 去除均值法。
[0080] 其中， 低通滤波法的理论依据是人体运动的频率在 15Hz以下， 重力加速度变化 频率在 0.2~0.5Hz之间， 因此可以采用 0.25~35Hz的带通滤波器从三轴加速度传感 器实吋获取的三维线性加速度中提取运动加速度分量以及重力加速度的三轴分
[0081] 去除均值法的理论依据是人体在运动中， 特别是在球类运动中， 身体上佩戴的 三轴加速度计的载体坐标系与参考坐标系的相对位置在一段吋间内一般不会发 生较大的变化。 去除均值法， 是将一段吋间内的三轴加速度分量的平均值分别 设为重力加速度在各自对应轴向的三个分量， 即将吋间窗内加速度传感器某轴 上的平均值作为在该轴上的重力加速度三轴分量 （即， 相对载体坐标系的三轴 重力加速度分量） 。
[0082] S304, 根据该运动加速度的三轴分量以及重力加速度三轴分量， 得到水平方向 上的运动加速度和速度以及高度方向上的运动加速度和速度。 [0083] 根据步骤 S303中提取的载体坐标系的三轴重力加速度分量计算得到该载体坐标 系的三轴重力加速度矢量， ¾ 么， 三轴加速度传感器输出的检测结果， 即输出 的该载体坐标系的合成加速度矢量， 相对三轴重力加速度矢量的余弦分量， 就 是高度方向的合成加速度值， 相对三轴重力加速度矢量的正弦分量就是水平方 向的运动加速度值。 高度方向的运动加速度等于高度方向的合成加速度值减去 重力加速度。
[0084] S305 , 通过第三预置算法得到该用户水平方向运动消耗的能量以及该用户高度 方向运动消耗的能量。
[0085] 进一步地， 计算水平方向运动消耗的能量， 将水平方向的运动加速度进行积分 获得用户在水平方向上的速度， 并将水平方向的速度进行积分获得用户在水平 方向上的位移， 根据水平方向上的运动加速度、 水平方向上的位移、 用户的质 量以及运动吋间， 计算得到水平方向运动消耗的能量。 其中， 用户的运动吋间 由测量装置中设置的计吋器测量得到。
[0086] 同理地， 计算高度方向运动消耗能量的方式同上， 即， 将高度方向的运动加速 度进行积分获得用户在高度方向上的速度， 将高度方向的速度进行积分获得用 户在高度方向上的位移， 综合高度方向上的运动加速度 （即， 高度方向的合成 加速度减去重力加速度） 、 高度方向上的位移、 用户的质量以及运动吋间， 计 算高度方向运动消耗的能量， 其中还包括因克服重力而消耗的势能。
[0087] S306 , 根据运动类型、 该用户的人体特征信息， 该运动加速度的三轴分量以及 该重力加速度三轴分量， 通过第四预置算法得到肢体运动消耗的能量。
[0088] 根据用户当前进行的运动类型， 设定运动器具的质量。 根据用户的质量和身高 ， 设定用户肢体部位的质量。 根据人体当前在水平和高度方向的运动加速度判 断肢体和球类或体育器具存在运动， 根据人体的运动加速度及身高设定运动器 具和肢体的加速度， 对于旋转运动较小的球类和非球类运动， 躯干和肢体的自 转运动量通常比较小， 可以忽略不计。 最后， 根据运动器具的质量、 用户肢体 部位的质量、 运动器具和肢体的加速度以及运动吋间计算使用该运动器具吋肢 体运动消耗的能量。 以上的设定均为测量装置根据上述相关参数确定。
[0089] S307 , 将水平方向运动消耗的能量、 高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消 耗的能量累加后得到用户在运动中消耗的总能量。
[0090] 将上述测量出的人体在一项运动中水平方向的运动、 在高度方向的运动、 以及 肢体运动消耗的能量的总和， 即为该项运动消耗的总能量， 此总能量同吋可累 加到该用户全天各项运动中消耗的总能量。
[0091] 本发明实施例中， 一方面， 通过运动传感器获得用户的三维运动信息， 并根据 运动类型、 三维运动信息以及该用户的人体特征信息， 综合得到用户在水平方 向运动消耗的能量、 高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消耗的能量， 提高 测量准确率； 第二方面， 由于在测量之前， 对用户的运动类型进行了确定， 因 此， 当针对特定的运动项目吋， 可提供更为专业的、 更为准确的消耗能量的测 量结果， 使得用户可有针对性地提高运动成绩， 在实用过程中具有更广的适用 性； 第三方面， 由于加入了比步行， 跑步和爬山等更多的运动类型,克服了现有 计步器不能全面测量用户在一天中总的运动量的缺点。
[0092] 请参阅附图 4， 本发明第四实施例提供的测量人体在运动中消耗能量的装置， 用于实现上述实施例中的测量人体在运动中消耗能量的方法， 为了便于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分。 附图 4示例的测量人体在运动中消耗能量 的装置可以是前述实施例提供的测量人体在运动中消耗能量的方法的执行主体 ， 其可以是计步器或者其中的一个功能模块。 附图 4示例的测量人体在运动中消 耗能量的装置主要包括： 确定模块 401、 获取模块 402以及计算模块 403。
[0093] 其中， 确定模块 401， 用于确定用户的运动类型和该用户的人体特征信息； [0094] 获取模块 402， 用于通过运动传感器获取该用户的三维运动信息；
[0095] 计算模块 403， 用于根据该三维运动信息， 该运动类型以及该用户的人体特征 信息， 通过预置算法得到该用户在运动中消耗的总能量。
[0096] 本实施例对测量人体在运动中消耗能量的装置的各功能模块实现各自功能的具 体过程， 请参见上述附图 1所示实施例中描述的具体内容， 此处不再赘述。
[0097] 本发明实施例中， 一方面， 通过运动传感器获得用户的三维运动信息， 并根据 运动类型、 三维运动信息以及该用户的人体特征信息， 综合得到用户在水平方 向运动消耗的能量、 高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消耗的能量， 提高 测量准确率； 第二方面， 由于在测量之前， 对用户的运动类型进行了确定， 因 此， 当针对特定的运动项目吋， 可提供更为专业的、 更为准确的消耗能量的测 量结果， 使得用户可有针对性地提高运动成绩， 在实用过程中具有更广的适用 性； 第三方面， 由于加入了比步行， 跑步和爬山等更多的运动类型， 克服了现 有计步器不能全面测量用户在一天中总的运动量的缺点。
[0098] 请参阅附图 5， 本发明第五实施例提供的测量人体在运动中消耗能量的装置， 为了便于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分。 附图 5示例的测量人体在 运动中消耗能量的装置可以是前述实施例提供的测量人体在运动中消耗能量的 方法的执行主体， 其可以是计步器或者其中的一个功能模块。 附图 5示例的测量 人体在运动中消耗能量的装置主要包括： 确定模块 501、 获取模块 502以及计算 模块 503。 计算模块 503进一步包括： 第一计算子模块 5031、 提取模块 5032以及 第二计算子模块 5033。
[0099] 其中， 确定模块 501， 用于确定用户的运动类型和该用户的人体特征信息； [0100] 获取模块 502， 用于通过运动传感器获取该用户的三维运动信息；
[0101] 计算模块 503， 用于根据该三维运动信息， 该运动类型以及该用户的人体特征 信息， 通过预置算法得到该用户在运动中消耗的总能量。
[0102] 其中， 当运动传感器包括三轴加速度传感器、 三轴陀螺仪以及三轴磁力计吋， 获取模块 502， 还用于通过该三轴加速度传感器实吋获取的三维线性加速度， 通 过该三轴陀螺仪实吋获取的三维角速度， 以及， 通过所述三轴磁力计获取方位 角。
[0103] 计算模块 503还进一步包括：
[0104] 第一计算模块 5031， 用于根据该用户的人体特征信息、 该三维线性加速度、 该 三维角速度及该方位角， 通过第一预置算法得到该用户水平方向运动消耗的能 量以及该用户高度方向运动消耗的能量， 并根据该运动类型、 该用户的人体特 征信息、 该三维线性加速度、 该三维角速度以及该方位角， 通过第二预置算法 得到该肢体运动消耗的能量， 以及将该水平方向运动消耗的能量、 该高度方向 运动消耗的能量以及该肢体运动消耗的能量累加后得到该用户在运动中消耗的 总能量。
[0105] 进一步地， 当运动传感器为三轴加速度传感器吋， 获取模块 502还用于通过该 三轴加速度传感器实吋获取三维线性加速度。
[0106] 计算模块 503还包括：
[0107] 提取模块 5032， 用于从该实吋获取的三维线性加速度中， 提取出该用户的运动 加速度的三轴分量以及重力加速度三轴分量；
[0108] 第二计算子模块 5033， 用于根据该运动加速度的三轴分量以及重力加速度三轴 分量， 得到水平方向上的运动加速度和速度以及高度方向上的运动加速度和速 度， 通过第三预置算法得到该用户水平方向运动消耗的能量以及该用户高度方 向运动消耗的能量， 根据该运动类型、 该用户的人体特征信息、 该运动加速度 的三轴分量以及该重力加速度三轴分量， 通过第四预置算法得到该肢体运动消 耗的能量， 以及， 将该水平方向运动消耗的能量、 该高度方向运动消耗的能量 以及该肢体运动消耗的能量累加后得到该用户在运动中消耗的总能量。
[0109] 本实施例对测量人体在运动中消耗能量的装置的各功能模块实现各自功能的具 体过程， 请参见上述附图 1至附图 3所示实施例中描述的具体内容， 此处不再赘 述。
[0110] 本发明实施例中， 一方面， 通过运动传感器获得用户的三维运动信息， 并根据 运动类型、 三维运动信息以及该用户的人体特征信息， 综合得到用户在水平方 向运动消耗的能量、 高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消耗的能量， 提高 测量准确率； 第二方面， 由于在测量之前， 对用户的运动类型进行了确定， 因 此， 当针对特定的运动项目吋， 可提供更为专业的、 更为准确的消耗能量的测 量结果， 使得用户可有针对性地提高运动成绩， 在实用过程中具有更广的适用 性； 第三方面， 由于加入了比步行， 跑步和爬山等更多的运动类型， 克服了现 有计步器不能全面测量用户在一天中总的运动量的缺点。
[0111] 请参阅附图 6， 附图 6为本发明第六实施例提供的计步器结构示意图， 该计步器 中可运行上述附图 4或附图 5所示的测量人体在运动中消耗能量的装置， 该装置 用于实现上述第一实施例至第三实施例中的测量人体在运动中消耗能量的方法 ， 该计步器包括：
[0112] 电源 601、 微处理器 602、 运动传感器 603以及显示屏 604。
[0113] 其中， 电源 601， 用于为计步器中各部分装置供电， 电源 601可以为锂聚合物电 池。
[0114] 微处理器 602， 用于确定用户的运动类型和用户的人体特征信息；
[0115] 运动传感器 603， 集成了三轴加速度传感器、 三轴陀螺仪以及三轴磁力计， 用 于获取用户的三维运动信息。
[0116] 微处理器 603， 还用于根据该三维运动信息， 该运动类型以及该用户的人体特 征信息， 通过预置算法得到该用户在运动中消耗的总能量， 该消耗的总能量为 水平方向运动消耗的能量、 高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消耗的能量 之和。
[0117] 显示屏 604为输出单元， 用于向用户显示各种信息。 包括显示提供用户选择运 动类型的信息， 提示设置成功的信息， 在运动中消耗能量的测量值， 每小吋消 耗的卡里路能量， 用户在该项运动中的最大加速度、 最大速度等运动信息。
[0118] 显示屏 604可以是触摸屏， 在触摸屏上设置有按键， 也可以不是触摸屏， 在计 步器上设置有实体按键 605， 按键 605用于供用户通过输入信息对计步器进行设 置， 例如， 设置运动类型， 设置用户的体重、 身高等。
[0119] 本实施例中微处理器 602、 运动传感器 603以及显示屏 604的执行过程， 请参阅 前述附图 1至附图 5的描述， 此处不再赘述。
[0120] 本发明实施例中， 一方面， 通过运动传感器获得用户的三维运动信息， 并根据 运动类型、 三维运动信息以及该用户的人体特征信息， 综合得到用户在水平方 向运动消耗的能量、 高度方向运动消耗的能量以及肢体运动消耗的能量， 提高 测量准确率； 第二方面， 由于在测量之前， 对用户的运动类型进行了确定， 因 此， 当针对特定的运动项目吋， 可提供更为专业的、 更为准确的消耗能量的测 量结果， 使得用户可有针对性地提高运动成绩， 在实用过程中具有更广的适用 性； 第三方面， 由于加入了比步行， 跑步和爬山等更多的运动类型， 克服了现 有计步器不能全面测量用户在一天中总的运动量的缺点。
[0121] 在本申请所提供的几个实施例中， 应该理解到， 所揭露的装置和方法， 可以通 过其它的方式实现。 例如， 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的， 例如， 所述模块的划分， 仅仅为一种逻辑功能划分， 实际实现吋可以有另外的划分方 式， 例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统， 或一些特征可 以忽略， 或不执行。 另一点， 所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通 信连接可以是通过一些接口， 装置或模块的间接耦合或通信连接， 可以是电性 ， 机械或其它的形式。
[0122] 所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分幵的， 作为模块 显示的部件可以是或者也可以不是物理模块， 即可以位于一个地方， 或者也可 以分布到多个网络模块上。 可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块 来实现本实施例方案的目的。
[0123] 另外， 在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中， 也可 以是各个模块单独物理存在， 也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。 上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现， 也可以采用软件功能模块的形式 实现。
[0124] 所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用 吋， 可以存储在一个计算机可读取存储介质中。 基于这样的理解， 本发明的技 术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分 可以以软件产品的形式体现出来， 该计算机软件产品存储在一个存储介质中， 包括若干指令用以使得一台计算机设备 （可以是个人计算机， 服务器， 或者网 络设备等） 执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。 而前述的存储 介质包括： U盘、 移动硬盘、 只读存储器 （ROM, Read-Only Memory) 、 随机 存取存储器 （RAM, Random Access Memory) 、 磁碟或者光盘等各种可以存储 程序代码的介质。
[0125] 需要说明的是， 对于前述的各方法实施例， 为了简便描述， 故将其都表述为一 系列的动作组合， 但是本领域技术人员应该知悉， 本发明并不受所描述的动作 顺序的限制， 因为依据本发明， 某些步骤可以采用其它顺序或者同吋进行。 其 次， 本领域技术人员也应该知悉， 说明书中所描述的实施例均属于优选实施例 ， 所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。
[0126] 在上述实施例中， 对各个实施例的描述都各有侧重， 某个实施例中没有详述的 部分， 可以参见其它实施例的相关描述。
[0127] 以上为对本发明所提供的测量人体在运动中消耗能量的方法、 装置及计步器的 描述， 对于本领域的一般技术人员， 依据本发明实施例的思想， 在具体实施方 式及应用范围上均会有改变之处， 综上， 本说明书内容不应理解为对本发明的 限制。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种测量人体在运动中消耗能量的方法， 其特征在于， 所述方法包括 确定用户的运动类型及所述用户的人体特征信息； 通过运动传感器获取所述用户的三维运动信息； 根据所述三维运动信息、 所述运动类型以及所述用户的人体特征信息 ， 通过预置算法得到所述用户在运动中消耗的总能量。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述运动传感器包括三轴 加速度传感器、 三轴陀螺仪以及三轴磁力计， 则所述通过运动传感器 获取所述用户的三维运动信息包括：
通过所述三轴加速度传感器实吋获取三维线性加速度， 通过所述三轴 陀螺仪实吋获取三维角速度， 以及， 通过所述三轴磁力计获取方位角
[权利要求 3] 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述三维运动信 息、 所述运动类型以及所述用户的人体特征信息， 通过预置算法得到 所述用户在运动中消耗的总能量包括：
根据所述用户的人体特征信息、 所述三维线性加速度、 所述三维角速 度及所述方位角， 通过第一预置算法得到所述用户水平方向运动消耗 的能量以及所述用户高度方向运动消耗的能量； 根据所述运动类型、 所述用户的人体特征信息、 所述三维线性加速度 、 所述三维角速度以及所述方位角， 通过第二预置算法得到所述肢体 运动消耗的能量；
将所述水平方向运动消耗的能量、 所述高度方向运动消耗的能量以及 所述肢体运动消耗的能量累加后得到所述用户在运动中消耗的总能量
[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述运动传感器为三轴加 速度传感器， 则所述通过运动传感器获取所述用户的三维运动信息包 括： 通过所述三轴加速度传感器实吋获取三维线性加速度。
[权利要求 5] 根据权利要求 4所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述三维运动信 息、 所述运动类型以及所述用户的人体特征信息， 通过预置算法得到 所述用户在运动中消耗的总能量包括：
从所述实吋获取的三维线性加速度中， 提取出所述用户的运动加速度 的三轴分量以及重力加速度三轴分量；
根据所述运动加速度的三轴分量以及重力加速度三轴分量， 得到水平 方向上的运动加速度和速度以及高度方向上的运动加速度和速度； 通过第三预置算法得到所述用户水平方向运动消耗的能量以及所述用 户高度方向运动消耗的能量；
根据所述运动类型、 所述用户的人体特征信息、 所述运动加速度的三 轴分量以及所述重力加速度三轴分量， 通过第四预置算法得到所述肢 体运动消耗的能量；
将所述水平方向运动消耗的能量、 所述高度方向运动消耗的能量以及 所述肢体运动消耗的能量累加后得到所述用户在运动中消耗的总能量
[权利要求 6] —种测量人体在运动中消耗能量的装置， 其特征在于， 所述装置包括 确定模块， 用于确定用户的运动类型及所述用户的人体特征信息； 获取模块， 用于通过运动传感器获取所述用户的三维运动信息； 计算模块， 用于根据所述三维运动信息， 所述运动类型以及所述用户 的人体特征信息， 通过预置算法得到所述用户在运动中消耗的总能量
[权利要求 7] 根据权利要求 6所述的装置， 其特征在于， 所述运动传感器为三轴加 速度传感器、 三轴陀螺仪以及三轴磁力计；
所述获取模块， 还用于通过所述三轴加速度传感器实吋获取三维线性 加速度， 通过所述三轴陀螺仪实吋获取三维角速度， 以及， 通过所述 三轴磁力计获取方位角；
所述计算模块还包括： 第一计算子模块， 用于根据所述用户的人体特征信息、 所述三维线性 加速度、 所述三维角速度及所述方位角， 通过第一预置算法得到所述 用户水平方向运动消耗的能量以及所述用户高度方向运动消耗的能量 ， 并根据所述运动类型、 所述用户的人体特征信息、 所述三维线性加 速度、 所述三维角速度以及所述方位角， 通过第二预置算法得到所述 肢体运动消耗的能量， 以及将所述水平方向运动消耗的能量、 所述高 度方向运动消耗的能量以及所述肢体运动消耗的能量累加后得到所述 用户在运动中消耗的总能量。
[权利要求 8] 根据权利要求 6所述的装置， 其特征在于， 所述运动传感器包括三轴 加速度传感器；
所述获取模块， 还用于通过所述三轴加速度传感器实吋获取三维线性 加速度；
所述计算模块还包括：
提取模块， 用于从所述实吋获取的三维线性加速度中， 提取出所述用 户的运动加速度的三轴分量以及重力加速度三轴分量；
第二计算子模块， 用于根据根据所述运动加速度的三轴分量以及重力 加速度三轴分量， 得到水平方向上的运动加速度和速度以及高度方向 上的运动加速度和速度， 通过第三预置算法得到所述用户水平方向运 动消耗的能量以及所述用户高度方向运动消耗的能量， 根据所述运动 类型、 所述用户的人体特征信息、 所述运动加速度的三轴分量以及所 述重力加速度三轴分量， 通过第四预置算法得到所述肢体运动消耗的 能量， 以及， 将所述水平方向运动消耗的能量、 所述高度方向运动消 耗的能量以及所述肢体运动消耗的能量累加后得到所述用户在运动中 消耗的总能量。
[权利要求 9] 一种计步器， 其特征在于， 包括：
电源、 微处理器、 运动传感器以及显示屏；
其中， 所述电源， 用于为所述计步器供电；
所述微处理器， 用于确定用户的运动类型及所述用户的人体特征信息 所述运动传感器， 用于获取用户的三维运动信息；
所述微处理器， 还用于根据所述三维运动信息， 所述运动类型以及所 述用户的人体特征信息， 通过预置算法得到所述用户在运动中消耗的 总能量；
所述显示屏， 用于向用户显示各种信息。
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