【摘要】：基于自行車(chē)運(yùn)動(dòng)的健身方式日益受到人們青睞。為提高和保證運(yùn)動(dòng)健身效果,人們應(yīng)進(jìn)行合理科學(xué)的運(yùn)動(dòng),即在一定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度范圍內(nèi)達(dá)到一定運(yùn)動(dòng)量。本文設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于自行車(chē)運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),通過(guò)融合心率、血氧飽和度和能量消耗值來(lái)表征運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量,實(shí)時(shí)指導(dǎo)人們科學(xué)運(yùn)動(dòng)。本文主要工作如下:1.設(shè)計(jì)一個(gè)可穿戴式手套。該手套基于透射式檢測(cè)方式實(shí)時(shí)獲取人體脈搏波信號(hào),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(jì)一種抗運(yùn)動(dòng)干擾的心率和血氧飽和度計(jì)算方法。采用對(duì)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(xiàn)漂移,并通過(guò)MATLAB進(jìn)行仿真分析確定算法的可行性,為脈搏波信號(hào)上下極值點(diǎn)準(zhǔn)確提取奠定基礎(chǔ),采用抗運(yùn)動(dòng)干擾計(jì)算方法準(zhǔn)確計(jì)算出心率和血氧飽和度。3.設(shè)計(jì)了一種基于力矩與人體參數(shù)的自行車(chē)運(yùn)動(dòng)能耗模型。在分析現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)能耗計(jì)算方法后,設(shè)計(jì)了一個(gè)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(guò)11名志愿者實(shí)驗(yàn)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(zhuān)業(yè)騎行臺(tái)設(shè)計(jì)完成驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。5名被試者同時(shí)佩戴手套和專(zhuān)業(yè)心率胸帶后,在TACX專(zhuān)業(yè)平臺(tái)完成實(shí)驗(yàn)。對(duì)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(duì)模型計(jì)算出的能耗數(shù)據(jù)和平臺(tái)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)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(jià)值。本課題研究的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自行車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)的人體健康狀態(tài)監(jiān)測(cè),能夠便捷、準(zhǔn)確的反映人體運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)量,為科學(xué)運(yùn)動(dòng)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(jì)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(duì)信號(hào)中的直流和交流干擾采用對(duì)比替換、FIR 低通濾波和，最后提出一種抗運(yùn)動(dòng)干擾的心率和血氧飽和度計(jì)算方法。計(jì)一種基于力矩與心率的自行車(chē)運(yùn)動(dòng)能耗算法。根據(jù)自行車(chē)消耗的組成，分析了目前運(yùn)動(dòng)能耗檢測(cè)方法的對(duì)自行車(chē)運(yùn)于力矩與心率的自行車(chē)運(yùn)動(dòng)能耗算法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(guò)中軸力矩傳感器直接，再聯(lián)合心率計(jì)算出能量消耗是最為理想的述參數(shù)來(lái)計(jì)算自行車(chē)運(yùn)動(dòng)能量消耗。理脈搏波大夫都是通過(guò)切脈的方式來(lái)診斷患者的病情信號(hào)，，因?yàn)槊}搏波信號(hào)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(hào)，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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TH77;TP212.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2700717