Способ измерения пути, пройденного человеком

 

Использование: в приборостроении, в приборах для измерения пути, пройденного пешеходом. Сущность изобретения: пройденный путь получают как сумму длин шагов, при определении каждой из которых измеряют амплитуду вертикального перемещения туловища человека и амплитуду его продольного ускорения. При вычислении длины шага учитывают постоянные коэффициенты, предварительно определенные на базисном участке.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в приборах для измерения пути, пройденного человеком.

Известен способ измерения пути, пройденного человеком, заключающийся в измерении времени переноса ноги на каждом шаге, определении длины шага путем деления некоторой постоянной величины на значение времени переноса ноги с последующим суммированием величин длин шагов.

Недостатком известного способа является невысокая точность измерения пути при движении в условиях разных грунтов и широком диапазоне темпов движения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу измерения пути является способ, включающий предварительное определение на участке измеренной длины постоянного коэффициента и суммирование длин шагов, при определении каждой из которых измеряют амплитуду вертикального перемещения туловища человека.

Недостатком известного способа является невысокая точность измерения пути при движении в различных условиях. Для известного способа справедливо соотношение Si=aLi2, где Si - амплитуда вертикального перемещения туловища человека; Li - длина шага; a - величина, постоянная для каждого человека.

Указанное соотношение справедливо при движении в нормальном режиме ходьбы по ровной поверхности. Однако при изменении условий движения на трассе (изменение типа грунта, нагрузки на человека) при больших колебаниях темпа движения, а также через 1-1,5 ч пути из-за влияния утомления человека, точность измерения длины шага уменьшается. Нормальный режим ходьбы является частным случаем ходьбы, для которой в общем случае длина шага является функцией как минимум двух независимых кинематических параметров, т.е.

Li=f(x1,x2).

Цель изобретения - повышение точности измерения пройденного пути.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем предварительное определение на участке измеренной длины постоянного коэффициента, суммирование длина шагов Li, при определении каждой из которых измеряют амплитуду вертикального перемещения туловища человека Si, дополнительно измеряют при определении длины шага амплитуду продольного ускорения туловища человека ai, а длину шага находят из выражения Li=K+K+K3, где Li - длина шага, см; Si - амплитуда вертикального перемещения туловища человека, см; ai - амплитуда продольного ускорения туловища человека, см/с2; K1 - постоянный коэффициент, равный 11,7 см1/2; К2 - постоянный коэффициент, равный 0,66 см1/2c;
К3 - постоянный коэффициент, см, определяемый для каждого человека на участке измеренной длины из выражения
K3= , где Lб - длина участка, см;
Lизм - измеренное по данному способу значение длины участка, см, при К3=0;
N - число шагов.

Измерение в известном способе дополнительно амплитуды продольного ускорения туловища человека и последующее определение
длины шага по формуле Li=K+K+K3 позволяет повысить точность измерения пройденного пути при движении в различных условиях. На каждом шаге измеряют амплитуду вертикального перемещения и амплитуду продольного ускорения туловища человека и определяют длину шага по формуле
Li=K+K+K3, (1) где Li - длина шага;
Si - амплитуда вертикального перемещения;
ai - амплитуда продольного ускорения;
К1, К2, К3 - постоянные коэффициенты.

Пройденный путь определяется суммированием величин длин всех шагов, т. е.

Lпути=Li.

Значения постоянных коэффициентов К1, К2 в уравнении (1) определены экспериментально и равны К1=11,7 см1/2, К2= =0,66 см1/2с при условии, что амплитуда вертикального перемещения Si измеряется в сантиметрах, амплитуда продольного ускорения ai - в см/с2, длина шага в сантиметрах. Значение постоянного коэффициента К3 определяется для каждого человека следующим образом. Выбирается участок длиной не менее 200 м, коэффициент К3 устанавливается равным нулю и при заданных значениях коэффициентов К1, К2 измеряют по данному способу длину участка. Значение коэффициента К3 определяют по формуле
K3= , где LБ - длина участка;
Lизм - измеренное значение длины участка;
N - число шагов.

Более точные значения постоянных коэффициентов К1, К2, К3 для каждого человека могут быть определены следующим образом. В различных условиях движения (в зависимости от темпа движения, типа грунта, нагрузки на человека и т.п.) измеряются многократно длина шага Li и соответствующие данной длине шага значения и .

Значения коэффициентов К1, К2, К3 находят из условия минимизации функционала
Ф(L, , , K1, K2, K3)=(L-K -K -K3)2= min, (2) где n - число опытных данных, полученных в ходе проведения экспериментов.

Минимум квадратичной формы (2) находится из решения системы нормальных уравнений, полученных дифференцированием данного функционального канала по искомым факторам К1, К2, К3, т.е.

(Li-K -K -K3) = 0 ,
(Li- K- K - K3) = 0 ,
.

Использование предлагаемого способа измерения пути, пройденного человеком, позволяет повысить точность измерения пройденного пути. Повышение точности измерения пройденного пути достигается тем, что экспериментально выявлены два независимых кинематических параметра, установлена взаимосвязь между длиной шага и независимыми параметрами.


Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПУТИ, ПРОЙДЕННОГО ЧЕЛОВЕКОМ, включающий суммирование длин шагов Li, при определении каждой из которых учитывают постоянный коэффициент K1 и измеряют амплитуду вертикального перемещения туловища человека Si (см), отличающийся тем, что, с целью повышения точности, при определении длины шага дополнительно измеряют амплитуду ai(см/с2) продольного ускорения туловища человека, а длину шага находят из выражения
Li=K+K+K3,
где K1 = 11,7 см1/2;
K2 = 0,66 см1/2;
K3 - постоянный коэффициент, предварительно определенный на базисном участке из выражения
K3= ,
где Lб - длина базисного участка, см;
Lизм - измеренное значение длины базисного участка, при K3 = 0, см;
N - число шагов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, к измерениям расстояний по различным поверхностям

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно - к устройству измерения тормозных характеристик эскалатора, и может быть использовано в технологическом процессе текущего обслуживания эскалаторов

Изобретение относится к измерительной аппаратуре, в частности к устройствам для измерения пробега

Изобретение относится к медицине, а имзнно к применению механических приборов в медицине

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в приборах для определения топографических координат и для ориентирования на местности человека, передвигающегося пешком

Изобретение относится к устройствам для определения пути, пройденного оператором в заданном направлении с применением радиоэлектронных устройств, и может быть использовано в спорте, туризме, геологии и других областях народного хозяйства
Изобретение относится к области морской навигации и может быть использовано, в частности, для определения скорости судна

Изобретение относится к области оптических измерителей перемещений и может быть использовано для высокоточного бесконтактного интерференционно-голографического измерения перемещений объектов

Изобретение относится к автомобильным измерительным приборам, предназначенным для оценки и индикации скорости движения и пройденного пути

Изобретение относится к области навигации наземных транспортных средств

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для информационного контроля технологической скорости движения и может быть использовано при эксплуатации колесных и гусеничных тяговых средств, работающих в реальном масштабе времени

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автомобильной промышленности для измерения пробега автомобиля

Изобретение относится к области контроля и прогнозирования состояния железнодорожного пути

Изобретение относится к области навигации наземных транспортных средств (НТС)
Наверх