一种基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法

本发明涉及智慧体侧，特别涉及一种基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法。

背景技术：

1、立定跳远是一项发展下肢爆发力与弹跳力的体育锻炼项目，随着社会进步和教育发展，越来越多的省、市将立定跳远作为体育训练项目，并将立定跳远纳入到学生体育成绩测试和升学考试范围。

2、跳远垫作为体育锻炼器械，可供人们进行立定跳远锻炼和训练，目前，立定跳远垫主要分为两类，第一类是用橡胶或塑料等垫体提供弹性起跳区域和弹性落脚区域，起跳区域设置有起跳标示线，落脚区域设置有距离标示线；第二类是以第一类跳远垫为基础，增加了起跳检测、电子测距、或动作示教等功能；但这两类跳远垫均不能提高测定数据的准确性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其目的是为了提高测定数据的准确性。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，包括：

3、利用液态金属制备多条备用传感器，并将液态金属传感器与压力结构一一进行结合，得到多条液态金属传感器；

4、将所有液态金属传感器等间距布设至跳远垫上，并将所有液态金属传感器与处理器电连接，得到智能跳远垫；

5、通过处理器对所有液态金属传感器采集电压测量值进行校准，以调整所有液态金属传感器的响应阈值，并利用所有调整响应阈值后的液态金属传感器采集电压测量数据，电压测量数据中包含多个电压测量值；

6、确定电压测试数据中在响应阈值范围外的电压测试值，并将采集该电压测试值的液态金属传感器在智能跳远垫上的位置，作为立定跳远数据。

7、进一步来说，利用液态金属制备多条液态金属传感器，包括：

8、选择多根硅胶管作为基材；

9、在每根硅胶管内注入液态金属；

10、每根硅胶管的两端均通过热熔胶层封合；

11、在每根硅胶管的两端均分别设置有一根金属丝，两根金属丝的一端均与液态金属接触，两根金属丝的另一端贯穿热熔胶层延伸至硅胶管外部，形成备用传感器，延伸至硅胶管外部的金属丝为备用传感器的输出端。

12、进一步来说，将所有液态金属传感器等间距布设至跳远垫上，并将所有液态金属传感器与处理器电连接，得到智能跳远垫，包括：

13、将液态金属传感器嵌入跳远垫，每两条液态金属传感器之间的间隔为10厘米；

14、液态金属传感器的输出端为备用传感器的输出端；

15、将液态金属传感器的输出端与处理器的输入端电连接，得到智能跳远垫。

16、进一步来说，处理器包括：

17、电源单元、主控单元、滤波单元、adc转换单元；

18、电源单元的输入端与电池的输出端连接；

19、电源单元的输出端与主控单元的电源端、adc转换单元的电源端、滤波单元的电源端连接；

20、滤波单元的输入端与所有液态金属传感器的输出端连接，滤波单元的输出端与adc转换单元的输入端连接；

21、adc转换单元的数据传输端与主控单元的数据传输端连接。

22、进一步来说，滤波单元包括：

23、多组由第六电阻、第十电阻、第十六电容组成的转换子单元，转换子单元与液态金属传感器一一对应连接；

24、第六电阻的第一端分别与第十电阻的第一端、多个液态金属传感器中的一个液态金属传感器的输出端连接；

25、第六电阻的第二端分别与第十六电容的第一端、adc转换单元的输入端连接；

26、第十电阻的第二端与电源单元的输出端连接；

27、第十六电容的第二端接地。

28、进一步来说，通过处理器对所有液态金属传感器采集电压测量值进行校准，以调整所有液态金属传感器的响应阈值，包括：

29、通过滤波单元获取液态金属传感器输出的电压测量值，电压测量值用于表征液态金属传感器感知的压力变化；

30、通过主控单元为每个液态金属传感器分配初始权重，利用初始权重对所有液态金属传感器输出的电压测量值进行计算，得到所有液态金属传感器的加权平均值；

31、通过卡尔曼滤波对电压测量值进行预测，得到当前时刻的电压估计值，并计算卡尔曼增益；

32、基于卡尔曼增益与加权平均值对当前时刻的电压估计值进行更新，得到更新后的电压估计值；

33、计算电压测量值与更新后的电压估计值之间的偏差，每个液态金属传感器基于偏差调整各自的响应阈值。

34、进一步来说，加权平均值的计算表达式为：

35、

36、其中，表示在t时刻输出的电压测量值的加权平均值，zi,t表示第i个液态金属传感器在t时刻输出的电压测量值，ωi表示第i个液态金属传感器的初始权重。

37、进一步来说，通过卡尔曼滤波对电压测量值进行预测，得到当前时刻的电压估计值的表达式为：

38、

39、其中，表示当前时刻的电压测量值状态，a表示单位矩阵，xt-1表示前一时刻的电压测量值状态。

40、进一步来说，卡尔曼增益的计算表达式为：

41、kt＝pt·ht·(h·pt·ht+r)-1

42、其中，kt表示卡尔曼增益，pt表示t时刻的误差协方差矩阵，h表示观测矩阵，r表示液态金属传感器的测量噪声协方差矩阵。

43、进一步来说，更新后的电压估计值的计算表达式为：

44、

45、其中，xt表示t时刻的更新后的电压估计值。

46、本发明的上述方案有如下的有益效果：

47、本发明与现有技术相比，利用液态金属制备多条备用传感器，并将备用传感器与压力结构一一进行结合，得到多条液态金属传感器，通过液态金属的形变和流动来感知压力的变化，提高了传感器的灵敏度；将所有液态金属传感器等间距布设至跳远垫上，以增大液态金属传感器的受力面积，并将所有液态金属传感器与处理器电连接，得到智能跳远垫；通过处理器对所有液态金属传感器采集电压测量值进行校准，以调整所有液态金属传感器的响应阈值，并利用所有调整响应阈值后的液态金属传感器采集电压测量数据；确定电压测试数据中在响应阈值范围外的电压测试值，并将采集该电压测试值的液态金属传感器在智能跳远垫上的位置，作为立定跳远数据，确保了立定跳远数据的准确性和一致性，提高了立定跳远数据的获取精度。

48、本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其特征在于，利用液态金属制备多条液态金属传感器，包括：

3.根据权利要求2所述的基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其特征在于，将所有液态金属传感器等间距布设至跳远垫上，并将所有液态金属传感器与处理器电连接，得到智能跳远垫，包括：

4.根据权利要求3所述的基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其特征在于，所述处理器包括：

5.根据权利要求4所述的基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其特征在于，所述滤波单元包括：

6.根据权利要求5所述的基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其特征在于，通过所述处理器对所有液态金属传感器采集电压测量值进行校准，以调整所有液态金属传感器的响应阈值，包括：

7.根据权利要求6所述的基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其特征在于，所述加权平均值的计算表达式为：

8.根据权利要求7所述的基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其特征在于，通过卡尔曼滤波对所述电压测量值进行预测，得到当前时刻的电压估计值的表达式为：

9.根据权利要求8所述的基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其特征在于，所述卡尔曼增益的计算表达式为：

10.根据权利要求9所述的基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，其特征在于，所述更新后的电压估计值的计算表达式为：

技术总结
本发明提供了一种基于智能跳远垫的立定跳远数据获取方法，与现有技术相比，利用液态金属制备多条备用传感器，并与压力结构一一进行结合，得到多条液态金属传感器；将所有液态金属传感器等间距布设至跳远垫上，以增大液态金属传感器的受力面积，并将所有液态金属传感器与处理器电连接，得到智能跳远垫；通过处理器调整所有液态金属传感器的响应阈值，并利用所有调整响应阈值后的液态金属传感器采集电压测量数据；确定电压测试数据中在响应阈值范围外的电压测试值，并将采集该电压测试值的液态金属传感器在智能跳远垫上的位置，作为立定跳远数据，确保了立定跳远数据的准确性和一致性，提高了立定跳远数据的获取精度。

技术研发人员：何培,李毅飞,孟芊芊,阳军亮
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17