用于测量骑车节奏的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于测量骑车节奏的设备(100)、一种操作用于测量骑车节奏的设备(100)的方法(500)以及一种骑车节奏计算机程序。所述设备(100)包括：运动传感器(诸如，例如加速度计)，其用于检测所述设备(100)的移动并且用于生成与所述移动相对应的运动信号(x,y,z)；节奏确定单元(300)，其用于基于所述运动信号(x,y,z)来确定骑车节奏。所述设备(100)能够被佩戴在骑车人的手腕或手臂(110)上。所述设备中的所述运动传感器能够拾取手臂或手腕的与所述节奏相对应的微小移动。任选地，应用能够根据有噪声的信号来导出节奏的算法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于测量骑车节奏的设备、一种操作用于测量骑车节奏的设备的方法以及一种骑车节奏计算机程序。
技术介绍
目前，骑车人骑自行车的速率，即骑车节奏由需要被安装到自行车的设备来测量，这种设备例如曲轴上的磁体，其中在框架上具有当曲轴紧密传递时测量波动磁场的传感器。WO2012019654A1公开了一种用于确定曲轴节奏和自行车速度的传感器装置。该传感器装置包括具有关于第一垂直测量轴和第二垂直测量轴、能够提供取决于两个测量轴的第一信号和第二信号的加速度计、无线发送器以及电源的外壳。该外壳包括用于将外壳附接到自行车的车轮的附接器件。该传感器装置还包括用于根据极性的连续改变在第一信号中发生的速率或根据连续的正极值和负极值在第一信号中发生的速率来确定节奏的第一器件和用于根据连续的最大极值和最小极值在第二信号中发生的速率来确定速度的第二器件。EP1992389A1公开了一种用于监测运动的数据记录器，其包括加速度计、用于感测角度位移的陀螺仪传感器、用于感测位置和速度的GPS单元、用于感测移动的方向的磁力计、心率监测器、以及被编程为操纵数据并提供心率、速度和其他运动参数的显示的控制器。数据能够被存储或被发送到远程计算机以便由教练使用。该设备在足球规范、田径运动、游泳、滑雪运动和自行车赛中是有用的。被附接到自行车的用于测量节奏的设备的缺点在于其仅仅在一辆自行车上工作。大多数运动骑车人具有多于一个自行车，并且因此将需要购买并在每个自行车上附接节奏测量设备。另外，将节奏计附接到自行车是麻烦的。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种用于测量自行车节奏的设备、一种操作用于测量自行车节奏的设备的方法以及一种自行车节奏计算机程序，其克服了先前技术的缺点。在本专利技术的第一方面中，提供了一种用于测量自行车节奏的设备。所述设备包括：运动传感器，其用于检测所述设备的移动并且用于生成与所述移动相对应的运动信号。所述设备还包括节奏确定单元，所述节奏确定单元用于基于所述运动信号来确定基于运动的节奏。所述设备还包括附接单元，所述附接单元用于将所述设备附接到手腕或手臂。对以上提到的缺点的解决方案是测量在手腕或手臂处的节奏。手腕或手臂佩戴设备提供改进的移动性，因为其未被附接到自行车。可以利用附接单元来完成设备到手腕或手臂的附接。附接单元可以包括例如手环。然而，所述设备也可以被包括在手表中，并且因此借助于表带被附接到骑车人的手腕或手臂。当骑车人将时变力应用到自行车踏板时，该力导致在驾驶方向上的小的时变加速度，这能够由所述设备来测量。然而，本专利技术不限于当驾驶户外自行车时的训练。也就是说，在室内骑车的情况下，在前向方向上的加速度是不存在的，但是小的旋转是主要的。事实上，被附接到在测力计上锻炼的人的手腕或手臂的设备随着踏板转动而轻微旋转。因此，在受制于重力的加速度计中，这些旋转可测量为在重力矢量的取向上的小的改变。在设备中的运动传感器(诸如，例如加速度计)拾取手臂或手腕的与节奏相对应的微小移动。基于这些检测到的微小移动，运动传感器生成运动信号。运动信号可以例如与加速度的时间相关测量结果相对应。在另一实施例中，运动信号可以例如与回转的时间相关测量结果相对应。如下面更详细地解释的，运动信号可以受制于节奏确定单元。节奏确定单元可以处理运动信号以计算运动节奏，即针对节奏的近似值，其中，近似值是基于运动信号的。在本专利技术的实施例中，节奏确定单元适于通过使用运动信号的频率来确定基于运动的节奏。针对基于频率的技术的一个范例涉及短期傅里叶谱。使用频率域而不是时间域以根据运动信号来确定节奏具有的优点在于基于
频率的方法针对非周期性运动更具鲁棒性。例如，这样的非周期性运动可以例如通过在不平坦的表面上骑自行车、或者通过手臂或手腕的附带移动(诸如从水壶喝水或调档)而引起。本领域技术人员已知频率域方法特别能够在存在非周期性噪声的情况下检测周期性信号分量(即，节奏)。在又一实施例中，节奏确定单元包括一个或多个低通滤波器单元，所述一个或多个低通滤波器单元用于在确定基于运动的节奏之前对运动信号进行低通滤波。当路面不平坦的时候，运动传感器(诸如，例如加速度计)测量大量噪声。噪声可以掩盖与节奏有关的周期性信号分量。解决该问题的一个可能性是通过应用运动信号的低通滤波。由于归因于不平坦的路面的失真主要在高频中(诸如，例如在2.5Hz以上)并且能够是极大的，所以低通滤波可以充分地抑制来源于不平坦路面的噪声。优选地，在运动信号经受低通滤波之前，对其进行分类。也就是说，运动信号的高频分量可以被用于对活动的类型进行分类(诸如，例如，骑自行车或步行)。因此，节奏确定单元可以采用不同的算法来确定节奏，或者甚至可以完全避免确定节奏(诸如，例如，在确定节奏没有意义的情况下，例如，在用户是乘坐摩托车或自动扶梯的情况下)。在又一实施例中，所述设备还包括光学传感器。优选地，光学传感器被配置为使得光源将光照射到皮肤上/中。然后，在离光源一定距离处利用光电检测器(诸如例如，光电二极管)测量反射光、折射光和/或散射光。这样的光学传感器的范例可以是例如正常地被用于利用反射ppg(光学体积描记术)测量心率或SpO2(脉搏血氧计氧饱和度)的传感器或激光斑点传感器。光学传感器可以被包括在运动传感器中以测量设备相对于皮肤的移位/倾斜。尤其当设备的佩戴者具有节奏地移动他/她的手臂并且设备未被完全地紧紧捆绑在手臂/手腕周围时，该移位/倾斜将示出节奏。而且，除了运动传感器，通过提供光学传感器，并且通过使用用于确定另一量(诸如，例如心率)的光学传感器，自行车活动的更完全的监测是可能的。在又一实施例中，光学传感器被配置为生成光学信号。节奏确定单元被配置为接收光学信号。节奏确定单元还被配置为仅仅基于光学信号来确定基于光学信号的节奏，和/或被配置为基于光学信号和运动信号的组合来确定基于组合的光学运动的节奏。在又一实施例中，节奏确定单元被配置为接收心率信号。优选地，节奏确定单元还被配置为仅仅基于心率信号来确定基于心率的节奏，并且/或者节奏确定单元被配置为基于心率信号和运动信号的组合来确定基于组合的心率运动的节奏。在又一实施例中，所述设备包括传感器，所述传感器被配置为测量心率并且被配置为生成与心率相对应的心率信号。测量心率和骑车节奏两者包括心率和骑车节奏能够容易地彼此关联的优点。这对于在活动之后想要比较两个数据的骑车人可以是有用的。在这种情况下，在活动之后，两个监测设备(即，节奏监测器和心率监测器)的手动同步将不是必要的。在又一实施例中，节奏确定单元包括骑车节奏算法单元，所述骑车节奏算法单元用于基于所述运动信号来确定所述运动节奏。优选地，所述骑车节奏算法单元采用用于首先对信号进行低通滤波以去除高频失真的算法。接下来，所述骑车节奏算法单元通过对针对给定时间间隔的x分量、y和z分量中的每个求平均来计算重力的方向。接下来，所述骑车节奏算法单元对信号进行高通滤波以在排除重力的DC分量的同时仅仅观察加速度改变。最后，所述骑车节奏算法单元将由此获得的信号组合成表示在驾驶方向上的时变加速度的信号。该信号可以经受交叠信号段的短期功率谱密度(谱图)的计算。然后谱图中的峰值可以被分析以确定节奏。通过采用这样的算法，实现信号和信号处理的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量骑车节奏的设备(100)，所述设备(100)包括：‑运动传感器，其用于检测所述设备(100)的移动并且用于生成与所述移动相对应的运动信号(x,y,z)；‑节奏确定单元(300)，其用于基于所述运动信号(x,y,z)来确定基于运动的节奏；以及‑附接单元(120)，其用于将所述设备(100)附接到手腕或手臂(110)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.26 EP 14156690.11.一种用于测量骑车节奏的设备(100)，所述设备(100)包括：-运动传感器，其用于检测所述设备(100)的移动并且用于生成与所述移动相对应的运动信号(x,y,z)；-节奏确定单元(300)，其用于基于所述运动信号(x,y,z)来确定基于运动的节奏；以及-附接单元(120)，其用于将所述设备(100)附接到手腕或手臂(110)。2.根据权利要求1所述的用于测量骑车节奏的设备(100)，其中，所述节奏确定单元(300)适于通过使用所述运动信号(x,y,z)的频率来确定所述基于运动的节奏。3.根据权利要求1所述的用于测量骑车节奏的设备(100)，其中，所述节奏确定单元(300)包括一个或多个低通滤波器单元(310)，所述一个或多个低通滤波器单元用于在确定所述基于运动的节奏之前对所述运动信号(x,y,z)进行低通滤波。4.根据权利要求1所述的用于测量骑车节奏的设备(100)，其中，所述设备(100)还包括光学传感器。5.根据权利要求4所述的用于测量骑车节奏的设备(100)，其中，所述光学传感器被配置为生成光学信号，其中，所述节奏确定单元(300)被配置为接收所述光学信号，并且其中，所述节奏确定单元(300)还被配置为仅仅基于所述光学信号来确定基于光学信号的节奏，并且/或者其中，所述节奏确定单元(300)被配置为基于所述光学信号和所述运动信号(x,y,z)的组合来确定组合的基于光学运动的节奏。6.根据权利要求1所述的用于测量骑车节奏的设备(100)，其中，所述设备(100)包括传感器，所述传感器被配置为测量心率并且被配置为生
\t成与所述心率相对应的心率信号。7.根据权利要求1所述的用于测量骑车节奏的设备(100)，其中，所述节奏确定单元(300)包括骑车节奏算法单元(350)，所述骑车节奏算法单元用于基于所述运动信号(x,y,z)来确定所述运动节奏。8.根据权利要求7所述的用于测量骑车节奏的设备(100)，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·C·M·罗福斯，L·J·辉基布雷格茨，A·T·J·M·席佩尔，F·M·马斯库罗，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL