基于脉搏波数学模型的运动员运动状态判别方法-Journalof.PDF

第３９卷第１２期 东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Ｖｏｌ.３９ꎬＮｏ.１２ ２０１８年 １２ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ) Ｄｅｃ. ２０ １８ 　 ｄｏｉ:１０.１２０６８/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－３０２６.２０１８.１２.００５ 基于脉搏波数学模型的运动员运动状态判别方法 施　 瀚ꎬ赵　 海ꎬ陈星池ꎬ李大舟 (东北大学 信息科学与工程学院ꎬ辽宁沈阳　 １１０８１９) 摘　 　 　 要: 针对利用运动员脉搏波信息对其运动状态(高强度运动、平静)进行判别ꎬ并减少身体状态的随 机性对脉搏波特征信息的影响问题ꎬ提出了一种对原始脉搏波信号进行建模进而提取特征信息进行状态判 别的方法.利用训练－测试的二分类分析方式ꎬ对运动员的心率状态进行判别ꎬ以分析运动员的运动状态ꎬ辅 助其进行运动训练工作.实验通过对１０名运动员志愿者在不同状态下进行脉搏波采集ꎬ对预处理后的原始信 号进行函数建模并提取生理信息ꎬ利用ＳＶＭ进行监督训练和测试.结果表明ꎬ该方法能够对运动员心率状态 进行有效判别ꎬ得到运动员的运动状态. 关　 键　 词: 脉搏波ꎻ函数建模ꎻ二分类ꎻ状态判别 中图分类号: ＴＰ ２４２６　 　 　 文献标志码: Ａ　 　 　 文章编号: １００５－３０２６(２０１８)１２－１６９７－０５ Ａ ＪｕｄｇｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄｏｆＡｔｈｌｅｔｅ′ｓＭｏｖｅｍｅｎｔＳｔａｔｅＢａｓｅｄｏｎＰｕｌｓｅ Ｗａｖｅ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ ＳＨＩ ＨａｎꎬＺＨＡＯＨａｉꎬＣＨＥＮ Ｘｉｎｇ￣ｃｈｉꎬＬＩ Ｄａ￣ｚｈｏｕ (Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ １１０８１９ꎬＣｈｉｎａ. Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ:ＳＨＩ ＨａｎꎬＥ￣ｍａｉｌ:３８１０００２４１＠ｑｑ.ｃｏｍ) Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｔｈｌｅｔｅ′ｓ ｐｕｌｓｅ ｗａｖｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ(ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍｏｔｉｏｎ ｏｒ ｃａｌｍ)ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｒａｎｄｏｍｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｄｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｐｕｌｓｅ ｗａｖｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬａ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｐｕｌｓｅ ｗａｖｅ ｓｉｇｎａｌ ｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ. Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｒａｉｎｉｎｇ￣ｔｅｓｔ ｗａｓｕｓｅｄ ｔｏ ｃｌａｓｓｉｆｙ ｔｈｅ ａｔｈｌｅｔｅｓ′ｈｅａｒｔ ｒａｔｅ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ａｔｈｌｅｔｉｃ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｔｈｌｅｔｅｓａｎｄ ａｓｓｉｓｔ ｔｈｅｍ ｉｎ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｏｕｔ ｓｐｏｒｔｓ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｗｏｒｋ. Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｏｆ １０ ａｔｈｌｅｔｅ ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔａｔｅｓꎬｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｉｇｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗａｓ ｍｏｄｅｌｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗａｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ. Ｔｈｅ ＳＶＭ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｕｐｅｒｖｉｓｅ ｔｈｅ ｔｒａｉｎｉｎｇ ａｎｄ ｔｅｓｔ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ａｔｈｌｅｔｅ′ｓ ｈｅａｒｔ ｒａｔｅ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｇｅｔ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｍｏｔｉｏｎ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｐｕｌｓｅ ｗａｖｅꎻｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇꎻｔｗｏ ｃａｔｅｇｏｒｉｅｓꎻｓｔａｔｅ ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ 　 　 随着体育竞技快速发展ꎬ运动员训练过程趋