一種運動檢測模塊的制作方法
【專利摘要】本發明提出了一種運動檢測模塊，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軸加速度數據信息，陀螺儀輸出人體轉角的角速率信息，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角。
【專利說明】一種運動檢測模塊
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子領域，特別涉及一種運動檢測模塊。
【背景技術】
[0002]隨著人們工作、生活節奏的加快，如何充分利用時間，對自己身體進行體育鍛煉，是人們越來越關注的問題。
[0003]手機、平板電腦是人們生活所必備的電子設備，隨著價格的平民話，越來越多的走進了人們的生活，這也為隨身運動檢測設備的發展提供了良好的環境基礎。
[0004]如何利用便攜式電子儀器實時對自己的運動狀況進行檢測，是目前亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005]本發明提出一種運動檢測模塊，解決了隨時隨地對自身的運動狀況進行檢測統計的問題。
[0006]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0007]—種運動檢測模塊，所述運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軸加速度數據信息，陀螺儀輸出人體轉角的角速率信息，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角；
[0008]所述濾波及優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軸加速度數據信息，并給出狀態估計Xl和估計誤差的協方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數據信息，給出狀態估計χ2和估計誤差的協方差矩陣ρ2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數據信息，給出狀態估計χ3和估計誤差的協方差矩陣Ρ3 ;所述狀態估計xl，χ2, χ3及估計誤差的協方差矩陣pl，p2，p3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態估計一起按式(I)和式(2)進行融合，得到全局最優估計和協方差矩陣:
[0009]Xg = P g(X P , ' /) (I)
i = \
[0010]Pg = Yd Pi 1 (2)
/ = 1
[0011]式中，i= l，2，3;
[0012]主濾波器的最優估計值對3個子濾波器的狀態估計進行重置，即
[0013]Xi = Xg (B)
[0014]Pi = β, ' P,, (4)
[0015]以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準量，自動調整P值的大小，具體的自適應算法為:
[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處理器根據全局最優估計和協方差矩陣輸出運動模式及運動統計，根據陀螺儀輸出人體轉角的角速率信息積分得到人體的相對轉角。
[0020]可選地，還包括DSP處理器，DSP處理器與所述藍牙模塊相連接。
[0021]可選地，還包括DSP處理器為TMS320F2812 DSP處理器。
[0022]本發明的有益效果是:
[0023](I)應用于智能手機的健康監控手環佩戴在手腕，方便佩戴；
[0024](2)外層包覆EVA材質，防水、無毒、無味；
[0025](3)內置DSP處理器，便于系統的更新。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發明運動檢測模塊的電路控制框圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0029]如圖1所示，本發明的一種運動檢測模塊，所述運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軸加速度數據信息，陀螺儀輸出人體轉角的角速率信息，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角。
[0030]所述濾波及優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軸加速度數據信息，并給出狀態估計xl和估計誤差的協方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數據信息，給出狀態估計χ2和估計誤差的協方差矩陣ρ2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數據信息，給出狀態估計χ3和估計誤差的協方差矩陣Ρ3 ;所述狀態估計xl，χ2, χ3及估計誤差的協方差矩陣pl，p2，p3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態估計一起按式(I)和式(2)進行融合，得到全局最優估計和協方差矩陣:
[0031]ig = P g(Y, d、 (I )
i = l
[0032]Pg =Yd Pi' (2)
i = l
[0033]式中，i= l，2，3;
[0034]主濾波器的最優估計值對3個子濾波器的狀態估計進行重置，即
[0035]Xi = Xg (B)
[0036]Pi = β, 'ρ:, (4)
[0037]以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準量，自動調整P值的大小，具體的自適應算法為:
[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處理器根據全局最優估計和協方差矩陣輸出運動模式及運動統計，根據陀螺儀輸出人體轉角的角速率信息積分得到人體的相對轉角。
[0042]優選地，DSP處理器為TMS320F2812 DSP處理器。
[0043]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種運動檢測模塊，其特征在于，所述運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軸加速度數據信息，陀螺儀輸出人體轉角的角速率信息，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角； 所述濾波及優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軸加速度數據信息，并給出狀態估計Xl和估計誤差的協方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數據信息，給出狀態估計x2和估計誤差的協方差矩陣p2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數據信息，給出狀態估計x3和估計誤差的協方差矩陣p3 ;所述狀態估計xl，x2，x3及估計誤差的協方差矩陣pl，p2，p3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態估計一起按式(I)和式(2)進行融合，得到全局最優估計和協方差矩陣: ^ = pgd ⑴
/ = 1 Pg=T, Pi1 ⑵
/ = 1
式中，i = 1,2,3 ； 主濾波器的最優估計值對3個子濾波器的狀態估計進行重置，即 毛=xg (B)
P, = β, ' P,⑷ 以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準量，自動調整P值的大小，具體的自適應算法為:
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處理器根據全局最優估計和協方差矩陣輸出運動模式及運動統計，根據陀螺儀輸出人體轉角的角速率信息積分得到人體的相對轉角。
2.如權利要求1所述的應用于智能手機的健康監控手環，其特征在于，還包括DSP處理器，DSP處理器與所述藍牙模塊相連接。
3.如權利要求2所述的應用于智能手機的健康監控手環，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 優先權日:2014年9月23日
【發明者】關麗, 方清平 申請人:青島康和食品有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
