[发明专利]一种采集人体姿态的体育运动辅助训练系统及其实现方法

说明书

【技术领域】

本发明属于康复医学防护技术领域，特别涉及一种采集人体姿态的体育运动辅助训练系统及其实现方法。

【背景技术】

随着我国科技水平的提高，许多高新技术被广泛地应用到体育训练和体育比赛中，越来越多的人关注人类运动的极限。我国很早就开始重视高科技在体育运动中的应用。随着世界科技向高新领域迈进和体育运动水平迅猛的发展，高科技与体育的结合更是日趋紧密，现在体育与科技更是密不可分，“科技兴体”已成为一种趋势。另外，蹦床、跳水和游泳等项目对运动细节有很高的要求，过去训练一般都是依靠经验和口头传授，运动员凭感觉去领会教练的意思，常常是训练了很久，也没有掌握技术要领，这样不仅仅造成大量时间和体力的浪费，效率非常低下，并且过多的训练也损伤了运动员的身体。因此，越来越多的人希望找到一种能够反映出运动姿态和体能的设备，以便运动员能够直接观察出自己运动姿态的错误，也可以根据运动员运动时的体能状况，制定出更科学高效的训练计划，尽量避免过量运动造成的身体损伤。

随着全民健身意识的提高，越来越多的人积极加入健身行列。一些专业的人体姿态追踪设备由于实现较为困难或者比较昂贵，只有在专业的体育场馆才有，这可能会降低一部分人的运动兴趣。因此开发出一种可以携带方便、使用方便、能够实时追踪人体运动姿态、检测人体体温心率的设备，可以在一定程度上促进全民健身运动的发展。

目前，一般是通过光学追踪技术或惯性传感组件的追踪技术实现监视和跟踪目标而完成运动追踪的任务。光学追踪技术是通过对目标上特定光点的监视和跟踪来完成运动追踪的任务，当摄像机以足够高的速率连续拍摄时，即可以确定这一时刻该点的运动轨迹；其精度高，但是实现较为困难，容易被遮挡和追踪的范围较小，且不能实时了解运动过程中运动员的心率等身体状况。惯性传感组件的追踪技术是在运动员身体上布置一些微小的传感器节点，实时采集运动姿态，由于实现简单，抗干扰性强，可以广泛应用于精度要求不高的情况。

专利200810062936.1公开了一种运动量化腕表及运动计量分析方法，其采用加速度传感器、温度传感器和心率传感器，能够根据使用者自身的身体条件、由数据处理器根据人体健康量化指标为使用者制定出健康运动的运动量化腕表和运动计量分析方法。专利申请201110102571.2公开了一种基于动作识别的地体育教学辅助系统，其运动数据采集模块包括特定波长点光源、不少于两个摄像头、一微惯性测量单元和一惯性参数提取单元，采用惯性追踪和光学追踪两种方式综合反应目标的运功情况，测量全面准确，但不适合于随身携带。

在以往的运动数据采集中，惯性传感器只用了加速度传感器，然后用加速度传感器来求倾角，这样造成求得的倾角误差较大，并不能准确的反映出人体的运动姿态，另外，传感器大多都只穿戴在人体的某一部位，采集到的是某一部位的信息，不能反映出人体其他部分的运动姿态。人体在运动中的体温心率等，大部分是采用运动后测量的方式，这样效率低下，不能实时了解运动员的身体状态。从前端传感器数据的采集到后端微控制器的数据的运算处理分析，承载方式大多数都采用有线方式，该方式下，可以方便利用目前高速串行或者并行总线协议，但是因为惯性测量装置是依附在人体部位上的，在装置上布置大量的导线或电缆，安装、拆卸都比较复杂，灵活性差，而且影响人体的正常运动，所以这种有线的方式是不可用的。

对于采集到的信息进行处理，大部分还是依赖于后期将存储介质的数据导入Matlab离线分析，该技术方案不会轻易丢失数据，但是体现不出实时性。不利于现场数据的分析，灵活性比较差。

【发明内容】

本发明的首要目的在于克服现有技术的不足，提供一种采集人体姿态的体育运动辅助训练系统。

本发明的另一目的在于提供一种基于采集人体姿态的体育运动辅助训练系统的实现方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种采集人体姿态的体育运动辅助训练系统，包括多个设置于人体上的微型传感器节点、微型基站和PC机；所述微型传感器节点通过无线通信方式与微型基站连接，微型基站通过USB接口与PC机连接；

优选的，所述微型传感器节点分别设置于人体的头部、胸部、胳膊和腿；

所述微型传感器节点上分别设置有电源、电源管理模块、微型传感器、开关及LED指示灯、微处理器A和无线收发模块，所述电源、电源管理模块、微型传感器、微处理器A和无线收发模块依次连接，微处理器A分别与电源管理模块、开关及LED指示灯连接，电源管理模块与无线收发模块连接。

所述电源优选为锂电池。