1.一種用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,包括以下步驟:
實時測量下肢的加速度值、角速度值以及氣壓值三者中的至少一者;
得出下肢的運動數據;
根據所述運動數據識別下肢的具體動作。
2.根據權利要求1所述的用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,上述方法中根據下肢末端向至少一方向運動的加速度是否到達預設動作的數值范圍,以及向此方向運動的速度和角速度的比例關系是否到達預設動作的數值范圍,以此來識別下肢的動作。
3.根據權利要求1所述的用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,在所述根據測量值進行動作識別的步驟之前,先存儲有多組閾值,所述多組閾值中各包含加速度值范圍、角速度值范圍和氣壓值范圍中的至少一個,據此將具體下肢動作的所述測量值與各閾值分別進行比對,進行動作識別。
4.根據權利要求3所述的用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,當測量所得下肢的加速度值、角速度值以及氣壓值達到所述多組閾值中一組閾值所限定的范圍時,當前動作識別為此組閾值對應的動作。
5.根據權利要求4所述的用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,以腳踝指定位置為測試基準點,建立有測試數據的坐標系,所述坐標系中x軸與指向用戶的正上方,y軸指向用戶的正外側,z軸指向用戶的正前方;
所述多組閾值以及其分別對應的動作為:
側臥抬腿,測試基準點在y軸加速度Ay>0.9[g],且x軸加速度Ax<0.1[g],y軸方向速度和z軸方向角速度的絕對值比值Vy[m/s]:ωz[rad/s]在0.3~0.5[m/rad]之間;
直腿抬高,測試基準點在z軸加速度Az>0.9g且x軸加速度Ax<0.1g,Z軸方向速度和y軸方向角速度比值Vz[m/s]:ωy[rad/s]的絕對值在0.3~0.5[m/rad]之間;
滑移屈膝,測試基準點在Z軸方向速度和y軸方向角速度比值Vz[m/s]:ωy[rad/s]的絕對值在0.2~0.4[m/rad]之間,x軸方向加速度Ax在最小值小于0.1g,最大值大于0.6g的區(qū)域往復運動;
俯臥屈膝,Z軸方向速度和y軸方向角速度比值Vz[m/s]:ωy[rad/s]的絕對值在0.2~0.4[m/rad]之間,z軸加速度Az的最小值小于-0.3g,最大值大于0.8g;以及
站立外展,x、y軸加速度的平方和根的最小值小于0.7g,最大值大于0.9g,x軸加速度Ax在10s內方差大于0.0026;
以上的一種或多種。
6.根據權利要求5所述的用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,所述多組閾值以及其分別對應的動作還包括:
平地步行,去重力后x軸加速度在最小值小于0.8g,最大值大于1.2g的區(qū)域往復運動;
上樓梯,在5分鐘內,氣壓傳感器所測的高度差Δh>1.5m,同時x軸脈沖變化>1g;
深睡眠,加速度計中,pitchy[rad]=sin-1(Ay[g]/1[g])的方差低于0.6[rad]/20分鐘;
淺睡眠,加速度計中,pitchy[rad]=sin-1(Ay[g]/1[g])的方差高于0.6[rad]/20分鐘且小于1200°/20分鐘;
以上的一種或多種。
7.根據權利要求1至6任一項所述的用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,所有步驟之前還包括姿態(tài)識別步驟,其中,根據下肢指定位置建立的肢體坐標系相對于地理坐標系的差異識別用戶的身體姿態(tài)。
8.根據權利要求5所述的用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,還包括動作測量步驟:
側臥抬腿,首先初始化XY平面的重力方向夾角A=arctan(Y/X),記錄備用,之后將所述XY平面的重力方向夾角變化量ΔA<3°/5s作為測試基準點的y軸方向高度進行測算,將積分運算得出的高度輸出為測試結果;
直腿抬高,首先初始化XZ平面的重力方向夾角B=arctan(Z/X),記錄備用,之后將所述XZ平面的重力方向夾角變化量ΔB<3°/5s作為閥值對測試基準點的z軸方向高度進行測算,將積分的高度輸出為測試結果;
站立外展,首先初始化XY平面的重力方向夾角A=arctan(Y/X),記錄備用,將所述XY平面的重力方向夾角變化量ΔA<3°/5s作為閥值對測試基準點的x軸方向高度進行測算,將積分的高度輸出為測試結果;
屈膝滑移,首先初始化XZ平面的重力方向夾角B=arctan(Z/X),記錄備用,將所述XZ平面的重力方向夾角的當前值B`與初始值B相減獲得的夾角差的2倍輸出為測試結果,作為膝關節(jié)屈曲角度值;
俯臥彎腿(俯臥屈膝),首先初始化XZ平面的重力方向夾角B=arctan(Z/X),記錄備用,將所述XZ平面的重力方向夾角的當前值B`與初始值B相減獲得的夾角差ΔB輸出為測試結果,作為膝關節(jié)屈曲角度值;
以上的一種或多種。
9.根據權利要求1至6任一項所述的用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,還包括高度識別步驟,將所述測試基準點的坐標系轉換為地理坐標系,并計算出垂直方向的位移。
10.根據權利要求6所述用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,所述用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法還包括步行活動量的測量步驟,其中通過步頻判斷運動種類,記錄該運動種類的持續(xù)時間,將該持續(xù)時間進行加權計算,得到用戶的活動量。
11.根據權利要求7所述用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,所述多組閾值以及其分別對應的動作還包括:
緩慢走路:在2s時間間隔內,重力方向合加速度分量除去重力1g之后與垂直分量之比的范圍出現小于1:3或大于3:1的周期性變化;
靜止站立:在2s時間間隔內,重力方向合加速度分量除去重力1g之后與垂直分量之比的范圍為大于或等于1:3且小于或等于3:1;
緩步走路:所述周期性變化的頻率小于60/分鐘;
上樓梯:緩慢走路的情況下,氣壓高度傳感器持續(xù)大于10s呈上升趨勢并且小于3m;
下樓梯:緩慢走路的情況下,氣壓高度傳感器持續(xù)大于10s呈下降趨勢并且小于3m;
快速走路:所述周期性變化的頻率為大于60步/分鐘且小于120步/分鐘,且重力方向合加速度分量小于1.2g;
跑步:所述周期性變化的頻率為大于120步/分鐘,且重力方向合加速度分量大于1.2g;
高臺跳:重力方向合加速度分量瞬間大于2.2g;
以上的一種或多種。
12.根據權利要求8所述的用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,所述用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法還包括睡眠質量測量步驟,其中通過測量的加速度值可以識別不同的活動頻段,記錄該活動頻段的持續(xù)時間,并對所述持續(xù)時間進行加權,計算即可算出睡眠質量值。
13.根據權利要求12所述的用于監(jiān)測用戶下肢運動的方法,其特征在于,所述睡眠質量測量步驟,根據X軸方向和Y軸與地面夾角pitchx[rad]=sin-1(Ax[g]/1[g])、pitchy[rad]=sin-1(Ax[g]/1[g])方向的數據,每20分鐘數據Δpitchx和Δpitchy進行加權平均聚類分組,按方差分為高頻活動時間、中頻活動時間、低頻活動時間,根據低頻占比>90%判斷進入深度睡眠,根據高頻占比>30%判斷進入清醒狀態(tài);并將高頻、中頻、低頻時間占比加權值作為睡眠質量指標。