【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及运动监测，具体为一种基于imu的水下运动员姿态监测方法。
技术介绍
1、目前常用的下肢运动角度检测方式有惯性传感器(imu)、视觉传感器、编码器等进行测量。其中基于视觉的姿态检测通过对图像序列进行处理提取人体运动信息，其识别精度较高，但是设备非常价格昂贵，且安装、调试过程复杂。
2、经检索，中国专利号为cn114587346a的专利，公开了一种基于imu的人体下肢运动监测方法及系统，方法包括：根据imu测量的加速度数据检测被监测对象的当前姿态是否符合基准姿态；在当前姿态符合基准姿态的情况下，根据imu的欧拉角得到基准欧拉角；若被监测对象由基准姿态进行运动时下肢的运动轴为imu坐标系的x轴，则按照zyx顺序解算imu的欧拉角，以解算得到的欧拉角中的滚转角与基准欧拉角中的滚转角的差值作为运动角度；若被监测对象由基准姿态进行运动时下肢的运动轴为imu坐标系的y轴，则按照zxy顺序解算imu的欧拉角，以解算得到的欧拉角中的俯仰角与基准欧拉角中的俯仰角的差值作为运动角度。本专利技术可显著提高运动监测准确性。
3、经检索，中国专利号为cn215017460u的专利，公开了一种基于imu的猪只运动量监测脚环，包括脚环本体、固定带和连接块，所述脚环本体前侧的表面分别固定设置有运动量显示屏、温度显示屏和时间显示屏，所述运动量显示屏位于温度显示屏和时间显示屏之间，该技术通过设置有固定带、透气粘贴布、卡扣以及孔眼，这样当需要将脚环本体固定在猪只的腿部时，可以首先将脚环本体设置有透气粘贴布一侧的固定带对准猪只的脚跟
4、现有的水下运动员，一般需要水下安装摄像装置，并对水下运动员的运动过程进行拍摄，随后教练员根据摄像装置拍摄运动员的图像，对运动员的姿势进行调整与优化，但是在实际使用的过程中，运动员本身往往并不知道自己姿势问题，因此导致无法第一时间改正，训练与调整过程具有滞后性，影响训练效果，基于此，本专利技术设计了一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，解决了
技术介绍
中缺乏及时调整的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，需要提供一种基于imu的水下运动员姿态监测装置，所述基于imu的水下运动员姿态监测装置包括穿戴机构、头戴机构与定位信标，所述穿戴机构与头戴机构需要穿戴在运动员身上并配合定位信标完成姿态监测过程；
4、所述基于imu的水下运动员姿态监测方法包括以下步骤：
5、步骤s1、在目标水域设置一定数量的定位信标，随后运动员将穿戴机构与头戴机构穿戴在身上，并将其与定位信标相互配合连接；
6、步骤s2、运动员在水下训练时，穿戴机构内部设置的imu传感器会发出随着关节运动姿态变化而变化的信号，并将关节姿态这一信号数据反馈至后台；穿戴机构内部还设置有位置传感器，位置传感器会接收定位信标发射的信号，计算位置传感器相对定位信标的距离，并将距离数据反馈至后台，通常1个位置传感器会同时接收3个或以上不同定位信标的信号，分别计算相对每个定位信标的距离，并将相对每个定位信标的距离数据反馈至后台；步骤s3、后台根据imu传感器返回的信号解算出运动员关节的姿态，同时后台根据位置传感器发回的相对多个定位信标的距离数据，可计算出传感器的空间位置进而获得运动员关节点的空间位置，从而可计算与掌握关节的开合情况；结合关节姿态、关节开合，后台可计算运动员的整体姿态，并与运动员的标准姿态作对比，并将差距数据与信息反馈至头戴机构及教练员；
7、步骤s4、头戴机构将信号光定向传输至人眼，在视网膜上形成待显示的图像，告知运动员此时出现的姿态问题；
8、步骤s5、运动员通过图像了解自身姿态问题，并及时修正自己的姿态，头戴机构同时具有与教练员沟通的相关机构，教练员可同时为运动员提出指导意见。
9、优选的，所述穿戴机构包括第一姿态传感器与第一固定带，所述第一固定带的底部安装有第一连接带，所述第一连接带的一侧安装有手臂固定环，所述第一姿态传感器安装在第一固定带与手臂固定环的中部，所述第一姿态传感器为imu传感器与位置传感器。
10、通过上述技术方案可知，运动员在水下训练时，穿戴机构内部设置的imu传感器会发出随着关节运动姿态变化而变化的信号，并将关节姿态这一信号数据反馈至后台；穿戴机构内部还设置有位置传感器，位置传感器会接收多个定位信标发射的信号，计算位置传感器相对定位信标的距离，并将距离数据反馈至后台，后台根据位置传感器发回的相对多个定位信标的距离数据可计算出传感器的空间位置，进而获得运动员关节点的空间位置，配合关节的姿态数据与空间位置数据的使用，得到运动员整体的姿态数据。运动员整体的姿态数据可与标准姿态数据作对比，从而便于将两者的异同数据反馈至头戴机构及教练员，便于后续的纠正过程。
11、优选的，位于右侧的所述手臂固定环的顶部安装有显示屏，所述显示屏的外侧安装有密封框，所述密封框的顶部安装有玻璃。
12、优选的，所述密封框的顶部安装有固定座，位于左侧的固定座内腔中安装有伺服电机，所述伺服电机与位于右侧的固定座之间转动连接有单向丝杆，所述单向丝杆的外圈螺纹连接有移动板，所述移动板的底部固定连接有清理垫。
13、通过上述技术方案可知，在控制器进行数据的展示过程中，控制器可将即时深度、温度、供氧量等数据反映在显示屏上，便于运动员持续进行观看。这些相关数据通过显示屏显示而不通过视网膜直接成像的方法，一方面可以避免在视网膜处信息的堆积冗杂，另一方面处于手臂的位置也会方便进行观看。显示屏被密封框所保护，密封框的顶部安装有玻璃，便于工作人员进行观看。当水下杂物遮挡在玻璃的表面时，此时启动伺服电机，带动单向丝杆进行转动，随即带动移动板与清理垫进行移动，对玻璃的表面进行清理，防止杂物的聚集影响观看。
14、优选的，所述穿戴机构包括第二固定带与第二姿态传感器，所述第二固定带的底部安装有第二连接带，所述第二连接带的底部安装有腿部固定环，所述第二姿态传感器安装在第二固定带与腿部固定环的中部，所述第二姿态传感器为imu传感器与位置传感器。
15、优选的，所述头戴机构包括头盔，所述头盔的顶部设置有控制器，所述头盔的正面安装有光引擎，所述光引擎的底部安装有光组合器。
16、优选的，所述头盔的正面安装有透光镜，所述透光镜与头盔之间为铰接。
17、通过上述技术方案可知，后台根据imu传感器返回的信号解算出运动员关节的姿态，同时后台根据位置传感器发回的距离数据可计算出传感器的空间位置(通常位置传感器需要同时接收3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：需要提供一种基于imu的水下运动员姿态监测装置，所述基于imu的水下运动员姿态监测装置包括穿戴机构(1)、头戴机构(2)与定位信标(3)，所述穿戴机构(1)与头戴机构(2)需要穿戴在运动员身上并配合定位信标(3)完成姿态监测过程；
2.根据权利要求1所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：所述穿戴机构(1)包括第一姿态传感器与第一固定带(101)，所述第一固定带(101)的底部安装有第一连接带(102)，所述第一连接带(102)的一侧安装有手臂固定环(103)，所述第一姿态传感器安装在第一固定带(101)与手臂固定环(103)的中部，所述第一姿态传感器为imu传感器与位置传感器。
3.根据权利要求2所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：位于右侧的所述手臂固定环(103)的顶部安装有显示屏(104)，所述显示屏(104)的外侧安装有密封框(105)，所述密封框(105)的顶部安装有玻璃。
4.根据权利要求3所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其
5.根据权利要求1所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：所述穿戴机构(1)包括第二固定带(111)与第二姿态传感器，所述第二固定带(111)的底部安装有第二连接带(112)，所述第二连接带(112)的底部安装有腿部固定环(113)，所述第二姿态传感器安装在第二固定带(111)与腿部固定环(113)的中部，所述第二姿态传感器为imu传感器与位置传感器。
6.根据权利要求1所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：所述头戴机构(2)包括头盔(201)，所述头盔(201)的顶部设置有控制器(202)，所述头盔(201)的正面安装有光引擎(203)，所述光引擎(203)的底部安装有光组合器(204)。
7.根据权利要求6所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：所述头盔(201)的正面安装有透光镜(205)，所述透光镜(205)与头盔(201)之间为铰接。
8.根据权利要求6所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：所述头盔(201)的内部安装有语音结构(206)。
9.根据权利要求6所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：所述定位信标(3)包装信标主体(301)，所述信标主体(301)的底部安装有控制机构(302)且可与控制器(202)相互配合。
10.根据权利要求6所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：所述定位信标(3)一般在工作水域设置有多组，所述控制器(202)可接收多组定位信标(3)的信号。
...【技术特征摘要】
1.一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：需要提供一种基于imu的水下运动员姿态监测装置，所述基于imu的水下运动员姿态监测装置包括穿戴机构(1)、头戴机构(2)与定位信标(3)，所述穿戴机构(1)与头戴机构(2)需要穿戴在运动员身上并配合定位信标(3)完成姿态监测过程；
2.根据权利要求1所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：所述穿戴机构(1)包括第一姿态传感器与第一固定带(101)，所述第一固定带(101)的底部安装有第一连接带(102)，所述第一连接带(102)的一侧安装有手臂固定环(103)，所述第一姿态传感器安装在第一固定带(101)与手臂固定环(103)的中部，所述第一姿态传感器为imu传感器与位置传感器。
3.根据权利要求2所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：位于右侧的所述手臂固定环(103)的顶部安装有显示屏(104)，所述显示屏(104)的外侧安装有密封框(105)，所述密封框(105)的顶部安装有玻璃。
4.根据权利要求3所述的一种基于imu的水下运动员姿态监测方法，其特征在于：所述密封框(105)的顶部安装有固定座(106)，位于左侧的固定座(106)内腔中安装有伺服电机(107)，所述伺服电机(107)与位于右侧的固定座(106)之间转动连接有单向丝杆(108)，所述单向丝杆(108)的外圈螺纹连接有移动板(109)，所述移动板(109)的底部固定连接有清理垫(110)。
5.根据权利要求1所述的一种基...
【专利技术属性】
技术研发人员：张淋，盛进路，张俊杰，廖福靖，林建华，谭良成，徐巧成，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：
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