【摘要】：基于自行車運(yùn)動的健身方式日益受到人們青睞。為提高和保證運(yùn)動健身效果,人們應(yīng)進(jìn)行合理科學(xué)的運(yùn)動,即在一定運(yùn)動強(qiáng)度范圍內(nèi)達(dá)到一定運(yùn)動量。本文設(shè)計了一種應(yīng)用于自行車運(yùn)動的監(jiān)測系統(tǒng),通過融合心率、血氧飽和度和能量消耗值來表征運(yùn)動強(qiáng)度和運(yùn)動量,實(shí)時指導(dǎo)人們科學(xué)運(yùn)動。本文主要工作如下:1.設(shè)計一個可穿戴式手套。該手套基于透射式檢測方式實(shí)時獲取人體脈搏波信號,其內(nèi)部包括透射式探頭、STM32L151微處理器、HC-8藍(lán)牙模組、中軸力矩傳感器和相應(yīng)電路。2.設(shè)計一種抗運(yùn)動干擾的心率和血氧飽和度計算方法。采用對比和均值替換去除突變點(diǎn),采用FIR低通濾波去除高頻干擾,采用形態(tài)學(xué)濾波去除基線漂移,并通過MATLAB進(jìn)行仿真分析確定算法的可行性,為脈搏波信號上下極值點(diǎn)準(zhǔn)確提取奠定基礎(chǔ),采用抗運(yùn)動干擾計算方法準(zhǔn)確計算出心率和血氧飽和度。3.設(shè)計了一種基于力矩與人體參數(shù)的自行車運(yùn)動能耗模型。在分析現(xiàn)有運(yùn)動能耗計算方法后,設(shè)計了一個與心率、身高、體重、年齡等人體參數(shù)相關(guān)的能耗模型,并通過11名志愿者實(shí)驗采集的數(shù)據(jù)和最小二乘法確定模型的回歸系數(shù),并進(jìn)行回歸分析。4.基于專業(yè)騎行臺設(shè)計完成驗證實(shí)驗。5名被試者同時佩戴手套和專業(yè)心率胸帶后,在TACX專業(yè)平臺完成實(shí)驗。對照手套和心率胸帶的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),手套獲取的心率誤差小于5%。在準(zhǔn)確獲取心率的前提下,對模型計算出的能耗數(shù)據(jù)和平臺能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)兩者之間相差小于2%,表明該系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價值。本課題研究的監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自行車運(yùn)動時的人體健康狀態(tài)監(jiān)測,能夠便捷、準(zhǔn)確的反映人體運(yùn)動強(qiáng)度和運(yùn)動量,為科學(xué)運(yùn)動提供技術(shù)支撐。
【圖文】：

圖 1.1 系統(tǒng)研究思路框圖研究工作主要由以下兩部分：發(fā)一款基于 STM32L151 的可穿戴式手套，該手套設(shè)計主要涉的提取和處理。文中詳細(xì)介紹了手套的硬件框架，包括透藍(lán)牙模塊、力矩傳感器以及如何控制透射式探頭去提取光對信號中的直流和交流干擾采用對比替換、FIR 低通濾波和，最后提出一種抗運(yùn)動干擾的心率和血氧飽和度計算方法。計一種基于力矩與心率的自行車運(yùn)動能耗算法。根據(jù)自行車消耗的組成，分析了目前運(yùn)動能耗檢測方法的對自行車運(yùn)于力矩與心率的自行車運(yùn)動能耗算法，根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)采用運(yùn)動能耗模型中回歸系數(shù)，并進(jìn)行回歸分析確定該模型的成組織結(jié)構(gòu)

運(yùn)動引起肌肉收縮所需的能量與肌肉收縮產(chǎn)的一些方法相比，通過中軸力矩傳感器直接，再聯(lián)合心率計算出能量消耗是最為理想的述參數(shù)來計算自行車運(yùn)動能量消耗。理脈搏波大夫都是通過切脈的方式來診斷患者的病情信號，，因為脈搏波信號當(dāng)中包含豐富的生理血管的作用產(chǎn)生的，其幅值大小受到血液容信號，其頻率一般在 0-4Hz 范圍內(nèi)。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH77;TP212.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2700717