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摘要：

基于自行車運動的健身方式日益受到人們青睞.為提高和保證運動健身效果,人們應(yīng)進(jìn)行合理科學(xué)的運動,即在一定運動強度范圍內(nèi)達(dá)到一定運動量.本文設(shè)計了一種應(yīng)用于自行車運動的監(jiān)測系統(tǒng),通過融合心率,血氧飽和度和能量消耗值來表征運動強度和運動量,實時指導(dǎo)人們科學(xué)運動.本文主要工作如下:1.設(shè)計一個可穿戴式手套.該手套基于透射式檢測方式實時獲取人體脈搏波信號,其內(nèi)部包括透射式探頭,STM32L151微處理器,HC-8藍(lán)牙模組,中軸力矩傳感器和相應(yīng)電路.2.設(shè)計一種抗運動干擾的心率和血氧飽和度計算方法.采用對比和均值替換去除突變點,采用FIR低通濾波去除高頻干擾,采用形態(tài)學(xué)濾波去除基線漂移,并通過MATLAB進(jìn)行仿真分析確定算法的可行性,為脈搏波信號上下極值點準(zhǔn)確提取奠定基礎(chǔ),采用抗運動干擾計算方法準(zhǔn)確計算出心率和血氧飽和度.3.設(shè)計了一種基于力矩與人體參數(shù)的自行車運動能耗模型.在分析現(xiàn)有運動能耗計算方法后,設(shè)計了一個與心率,身高,體重,年齡等人體參數(shù)相關(guān)的能耗模型,并通過11名志愿者實驗采集的數(shù)據(jù)和最小二乘法確定模型的回歸系數(shù),并進(jìn)行回歸分析.4.基于專業(yè)騎行臺設(shè)計完成驗證實驗.5名被試者同時佩戴手套和專業(yè)心率胸帶后,在TACX專業(yè)平臺完成實驗.對照手套和心率胸帶的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),手套獲取的心率誤差小于5%.在準(zhǔn)確獲取心率的前提下,對模型計算出的能耗數(shù)據(jù)和平臺能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)兩者之間相差小于2%,表明該系統(tǒng)具有一定的實用價值.本課題研究的監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了自行車運動時的人體健康狀態(tài)監(jiān)測,能夠便捷,準(zhǔn)確的反映人體運動強度和運動量,為科學(xué)運動提供技術(shù)支撐.

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