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一種運(yùn)動檢測模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種運(yùn)動檢測模塊，包括三軸重力加速度傳感器、陀螺儀和DSP處理器，DSP處理器包括積分器和濾波及優(yōu)化模塊；所述三軸重力加速度傳感器輸出X、Y、Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息，DSP處理器的積分器將陀螺儀輸出的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角。
【專利說明】一種運(yùn)動檢測模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，特別涉及一種運(yùn)動檢測模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們工作、生活節(jié)奏的加快，如何充分利用時間，對自己身體進(jìn)行體育鍛煉，是人們越來越關(guān)注的問題。
[0003]手機(jī)、平板電腦是人們生活所必備的電子設(shè)備，隨著價格的平民話，越來越多的走進(jìn)了人們的生活，這也為隨身運(yùn)動檢測設(shè)備的發(fā)展提供了良好的環(huán)境基礎(chǔ)。
[0004]如何利用便攜式電子儀器實(shí)時對自己的運(yùn)動狀況進(jìn)行檢測，是目前亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種運(yùn)動檢測模塊，解決了隨時隨地對自身的運(yùn)動狀況進(jìn)行檢測統(tǒng)計的問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種運(yùn)動檢測模塊，所述運(yùn)動檢測模塊包括三軸重力加速度傳感器、陀螺儀和DSP處理器，DSP處理器包括積分器和濾波及優(yōu)化模塊；所述三軸重力加速度傳感器輸出X、Y、Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息，DSP處理器的積分器將陀螺儀輸出的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角；
[0008]所述濾波及優(yōu)化模塊包括第一子濾波器、第二子濾波器、第三子濾波器和主濾波器，第一子濾波器處理X軸加速度數(shù)據(jù)信息，并給出狀態(tài)估計Xl和估計誤差的協(xié)方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計χ2和估計誤差的協(xié)方差矩陣ρ2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計χ3和估計誤差的協(xié)方差矩陣Ρ3 ;所述狀態(tài)估計xl，χ2, χ3及估計誤差的協(xié)方差矩陣pl，p2，p3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態(tài)估計一起按式(I)和式(2)進(jìn)行融合，得到全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣:
[0009]Xg = P g(X P , ' /) (I)


i = \
[0010]Pg = Yd Pi 1 (2)

/ = 1
[0011]式中，i= l，2，3;
[0012]主濾波器的最優(yōu)估計值對3個子濾波器的狀態(tài)估計進(jìn)行重置，即
[0013]Xi = Xg (B)
[0014]Pi = β, ' P,, (4)
[0015]以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準(zhǔn)量，自動調(diào)整P值的大小，具體的自適應(yīng)算法為:
[0016]β !，β 2，β 3 滿足 β !+β 2+β 3 = I (5)
'0.99, P <2
「 π η 2 / ρ,2 < ρ < b/￡->>
[0017]A = , , r6)

I / A 5 < i? < 1.2 / P, P >
[0018]β 2 = β 3 = (1-β ι)/2(7)
[0019]所述DSP處理器根據(jù)全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣輸出運(yùn)動模式及運(yùn)動統(tǒng)計，根據(jù)陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角。
[0020]可選地，還包括DSP處理器，DSP處理器與所述藍(lán)牙模塊相連接。
[0021]可選地，還包括DSP處理器為TMS320F2812 DSP處理器。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
[0023](I)應(yīng)用于智能手機(jī)的健康監(jiān)控手環(huán)佩戴在手腕，方便佩戴；
[0024](2)外層包覆EVA材質(zhì)，防水、無毒、無味；
[0025](3)內(nèi)置DSP處理器，便于系統(tǒng)的更新。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明運(yùn)動檢測模塊的電路控制框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明的一種運(yùn)動檢測模塊，所述運(yùn)動檢測模塊包括三軸重力加速度傳感器、陀螺儀和DSP處理器，DSP處理器包括積分器和濾波及優(yōu)化模塊；所述三軸重力加速度傳感器輸出Χ、Υ、Ζ軸加速度數(shù)據(jù)信息，陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息，DSP處理器的積分器將陀螺儀輸出的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角。
[0030]所述濾波及優(yōu)化模塊包括第一子濾波器、第二子濾波器、第三子濾波器和主濾波器，第一子濾波器處理X軸加速度數(shù)據(jù)信息，并給出狀態(tài)估計xl和估計誤差的協(xié)方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計χ2和估計誤差的協(xié)方差矩陣ρ2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計χ3和估計誤差的協(xié)方差矩陣Ρ3 ;所述狀態(tài)估計xl，χ2, χ3及估計誤差的協(xié)方差矩陣pl，p2，p3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態(tài)估計一起按式(I)和式(2)進(jìn)行融合，得到全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣:
[0031]ig = P g(Y, d、 (I )


i = l
[0032]Pg =Yd Pi' (2)

i = l
[0033]式中，i= l，2，3;
[0034]主濾波器的最優(yōu)估計值對3個子濾波器的狀態(tài)估計進(jìn)行重置，即
[0035]Xi = Xg (B)
[0036]Pi = β, 'ρ:, (4)
[0037]以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準(zhǔn)量，自動調(diào)整P值的大小，具體的自適應(yīng)算法為:
[0038]β 1； β 2, β 3 滿足 β ^ β 2+ β 3 = I (5)
'0.99,ρ<2
α 2 / ρ,2 < ρ < 5
[0039]βγ = \.(6)
1I / A 5 < /? < 10

、2 I /?, /? > 10
[0040]β 2 = β 3 = (1-β ι)/2(7)
[0041]所述DSP處理器根據(jù)全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣輸出運(yùn)動模式及運(yùn)動統(tǒng)計，根據(jù)陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角。
[0042]優(yōu)選地，DSP處理器為TMS320F2812 DSP處理器。
[0043]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種運(yùn)動檢測模塊，其特征在于，所述運(yùn)動檢測模塊包括三軸重力加速度傳感器、陀螺儀和DSP處理器，DSP處理器包括積分器和濾波及優(yōu)化模塊；所述三軸重力加速度傳感器輸出X、Y、Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息，DSP處理器的積分器將陀螺儀輸出的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角； 所述濾波及優(yōu)化模塊包括第一子濾波器、第二子濾波器、第三子濾波器和主濾波器，第一子濾波器處理X軸加速度數(shù)據(jù)信息，并給出狀態(tài)估計Xl和估計誤差的協(xié)方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計x2和估計誤差的協(xié)方差矩陣p2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計x3和估計誤差的協(xié)方差矩陣p3 ;所述狀態(tài)估計xl，x2，x3及估計誤差的協(xié)方差矩陣pl，p2，p3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態(tài)估計一起按式(I)和式(2)進(jìn)行融合，得到全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣: ^ = pgd ⑴

/ = 1 Pg=T, Pi1 ⑵

/ = 1
式中，i = 1,2,3 ； 主濾波器的最優(yōu)估計值對3個子濾波器的狀態(tài)估計進(jìn)行重置，即 毛=xg (B)
P, = β, ' P,⑷ 以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準(zhǔn)量，自動調(diào)整P值的大小，具體的自適應(yīng)算法為:
β !, β 2，^ 3 滿足 β ^ β 2+ 3 3 = I (5)
0.99, ρ < 2
β ^ 2/Α2<ρ<5(6)
1I / jO, 5 < ^ < 10.2 //?,/?> 10 β 2 = β 3 = (1-β i)/2(7) 所述DSP處理器根據(jù)全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣輸出運(yùn)動模式及運(yùn)動統(tǒng)計，根據(jù)陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于智能手機(jī)的健康監(jiān)控手環(huán)，其特征在于，還包括DSP處理器，DSP處理器與所述藍(lán)牙模塊相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于智能手機(jī)的健康監(jiān)控手環(huán)，其特征在于，所述DSP處理器為 TMS320F2812 DSP 處理器。
【文檔編號】G01C23/00GK104316076SQ201410491360
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】關(guān)麗, 方清平 申請人:青島康和食品有限公司