[发明专利]基于足迹的运动状态监控系统

权利要求书

1.一种基于足迹的运动状态监控系统，其特征在于，包括：

当前运动状态评估模块，基于步速判断当前运动属于哪种运动状态；

运动状态统计模块，统计每种运动状态的时间以及切换频率；

运动方式反馈模块，判断运动方式是否存在问题并进行反馈；

运动计划安排模块，对运动方式给出合理性建议；

当前运动状态评估模块，具体是：

a)对运动状态分类；

b)依据活动项目消耗的能量与运动状态，对运动状态做量化规定；

R＝E/E_avg

其中，R为某种运动状态的运动量，E为该运动每小时消耗的能量，E_avg为采集对象正常行走时每小时消耗的能量；

c)基于步速判定运动状态；

基于步速判定运动状态方法为：

A.首先每隔Δt秒采集同为左脚或者右脚的足迹数据，二维数据按照列有限原则降维成一维数据，定义为数据集P＝{p₁,p₂,...,p_n}；

B.然后按照采集时间先后顺序计算数据集P的导数集合，P'＝{p₂-p₁,p₃-p₂,...,p_n-p_n-1}，将P'作为该时间间隔下的运动状态；

C.令同状态导数统计集合为P_m，当没有状态记录时，P_m＝{}，P_m＝P'，执行A；否则，P_m＝P_m∪P'，用归一化相关函数来评估本次导数与导数集合的相关性，假如相关性的绝对值的最大值大于Δ，认为状态重复，执行D1，否则执行D2；

D.D1：根据导数的长度来计算状态重复的时间t，用来评估步速，步速＝1/t，并将步速做反馈，将导数集合清空，进行下一次运动状态的信息采集；

D2：将两次导数做集合合并，判断集合长度，假定集合长度超过规定的长度，认为步速为0，则清空导数集合，进行下一次数据的采集与评估；

E.每判定步速一次，执行一次运动状态的估计；

F.如果足迹信息是与压力相关，且步速为0时，通过计算D1的均值来体现某个时间段的压力状态；

运动状态统计模块具体为：

步骤1：将足迹图像数据预处理与去噪；

步骤2：统计各个运动状态的时间；

步骤3：统计切换频率：在给定时间段的基础上：获取某个时间段经过预处理的运动状态，然后对运动状态做差分，按照不同的差分值做次数统计，获得切换频率统计；

步骤4：统计各个运动状态的时间概率密度：每天定时统计运动状态，在每个统计间隔里，将每种运动状态所处的占时比，作为状态概率。

2.根据权利要求1所述一种基于足迹的运动状态监控系统，其特征在于，运动方式反馈模块，具体是：

i.反馈运动的协调与对称性；

ii.运动的程度评估与合理性判断；

iii.运动方式对身体的损害度评估。

3.根据权利要求2所述一种基于足迹的运动状态监控系统，其特征在于，反馈运动的协调与对称性具体为：

A.在同时提供定左右脚足迹数据的前提下，对任意方向的数据向量进行镜像变换；

B.用计算状态评估集合的方式，计算左右脚两个方向的同状态下的数据向量；

C.计算不同方向数据向量的相关度，相关性越大，协调性与对称性越好，反之越差。

4.根据权利要求2所述一种基于足迹的运动状态监控系统，其特征在于，运动的程度评估与合理性判断具体是：

对每天的运动状态做统计，量化后的运动状态与正常行走能量消耗相乘，即可得到每个运动状态下的能量消耗，以此来评估一天的能量消耗，将能量消耗分为不同的等级，进而评估运动是否合理；

对每种运动状态的切换频率做统计，每种运动状态切换频率过高，认为过于频繁，不利于稳定新陈代谢，跨级别的运动切换次数越多，指的是长时间的高能量运动后马上进入静止状态，认为对人体运动神经与器官的放松有负面作用，会引起肌肉酸痛情况。