Что такое датчик ЧСС и как он работает

Что такое датчик ЧСС и как он работает
Содержание

Датчик ЧСС (частоты сердечных сокращений) — это устройство, предназначенное для измерения и мониторинга пульса человека в реальном времени. Он используется как в спортивных целях, так и в медицинских, предоставляя важные данные о состоянии сердечно-сосудистой системы во время физической активности или в покое.

Часто датчики ЧСС интегрируются в носимые устройства, такие как фитнес-браслеты и смарт-часы, и работают на основе оптической или электрической технологии. Эти приборы помогают пользователям отслеживать уровень нагрузки, состояние здоровья и достигать своих физических целей.

Монитор сердечного ритма: какой лучше выбрать?

Покупка монитора сердечного ритма не самое простое дело, как кажется на первый взгляд. Многообразие этих устройств и широкий ценовой диапазон могут сделать процесс выбора длинным и мучительным. Цели приобретения монитора могут быть также различными: от круглосуточного мониторинга пульса, до фиксации сердечной активности в воде при плавании.

В статье расскажем о видах мониторов и на что следует обращать внимание при выборе. Рекомендации основаны на нашем личном опыте, поэтому будут максимально практичными.

Содержание:

  1. Виды мониторов сердечного ритма>
  2. Оптические датчики в часах
  3. Нагрудные пульсометры
  4. Оптические пульсометры на руку
  5. На что следует обратить внимание при выборе монитора>
  6. Цель использования монитора
  7. Вид спорта и интенсивность
  8. Бренд монитора
  9. Формат передачи данных
  10. Конструктивные особенности
  11. Инфографика

Виды мониторов сердечного ритма

Мониторы сердечного ритма по способу получения информации о пульсе принято делить на нагрудные пульсометры и оптические датчики. Последние бывают встроенными в спортивные часы или фитнес-браслеты, а В форме отдельных устройств. Посмотрите на картинку и станет понятнее.

Что такое датчик ЧСС и как он работает

Датчики пульса в часах

Большинство умных и спортивных часов оборудованы оптическим пульсометром, расположенным на тыльной стороне. Это самый популярный вид монитора сердечного ритма, поскольку по сути является дополнительной опцией при покупке часов.

Пульсометр в Apple Watch Пульсометр в Polar Grit XПульсометр в Polar M430

За фиксацию пульса отвечают светодиод и фотоэлемент. Первый направляет свет в мягкие ткани, второй фиксирует количество крови в сосудах. Чем больше крови, тем меньше отраженного света и наоборот. Подробно о методе работы устройства можно прочитать здесь.

Преимущество такого устройства – это удобство ношения и круглосуточный мониторинга пульса. Необходимость контроля работы сердца может быть обусловлено желанием пользователя, либо медицинскими показателями. Например: наличие кардиостимулятора, либо перенесенная операция на сердце.

Вместе с тем, необходимо отметить, что это менее точный из всех способ измерения пульса. Обусловлено это тем, что на запястье, где расположены часы, находится лучезапястный сустав и небольшое количество мягких тканей. Плюс при неплотно застегнутом ремешке часы могут двигаться по руке, что вызывает дополнительные погрешности.

Нагрудные пульсометры

Второй по популярности способ замерять сердечную активность – это применение нагрудного устройства. Он более надежный и точный, но менее комфортный, так как во время замера должен находиться на груди.

Монитор сердечного ритма Garmin монитор сердечного ритма PolarМонитор сердечного ритма Wahoo

Принцип работы основан на фиксации электрической активности сердца. Это самый точный на сегодня способ. Тем, кто делал электрокардиографию сердца он хорошо знаком. Если нужны детали можно посмотреть здесь.

Еще одной особенностью нагрудника является то, что он фиксирует пульс и передает значение на совместимое устройство. Им могут быть спортивные или умные часы, смартфон, велокомпьютер, тренажер в фитнес-центре и проч. С экранов этих девайсов можно наблюдать за пульсом и контролировать его величину.

Оптические пульсометры на руку

Это самый непопулярный вариант измерения пульса. Хотя, совершенно незаслуженно. Он работает по аналогичному принципу, что оптический датчик в часах, но выполнен в виде отдельного устройства, которое крепится на плечо, или предплечье.

Оптический монитор PolarОптический монитор Wahoo

По уровню точности он занимает почетное второе место после нагрудного. Благодаря тому что, он располагается в тех местах, где достаточное количество мягких тканей, наполненных кровеносными сосудами, его данные весьма правильные.

Аналогично нагруднику он передает данные на часы, смартфоны и другие девайсы. А вот по уровню комфорта он обгоняет его, так как не стесняет грудную клетку, не слетает при очень интенсивных упражнениях.

На что следует обратить внимание при выборе монитора

Учитывая многообразие вариантов, выбор монитора во многом будет зависеть от ряда критериев. К ним нужно отнести цели, которые вы перед собой ставите, вид спорта, которым планируете заниматься, интенсивность тренировок и технические особенности устройств. Ниже подробно разберем каждый критерий и надеемся существенно облегчим вам выбор.

Цель использования монитора

По опыту можем сказать, что обычно монитор сердечного ритма покупают для решения одной из двух задач:

  1. Круглосуточное наблюдение за пульсом
  2. Контроль пульса во время занятий спортом

Цель 1 – круглосуточный мониторинг пульса

Для этого подойдут только часы или фитнес-браслеты с оптическим датчиком пульса. Устройство будет фиксировать пульс постоянно – во время бодрствования и сна. Как правило каждый бренд часов имеет свое мобильное приложение, в котором можно посмотреть график ритма сердца.

Круглосуточный мониторинг пульса

Помимо пульса, будет доступна и другая информация, которая либо основываются на данных о работе сердца, либо с ним связана. Сюда можно отнести правильный расчет ежедневной физической активности, оценка статуса физической нагрузки и восстановления, трекинг сна.

При покупке часов для круглосуточного контроля пульса рекомендуем обращать внимание на показатели точности. Факт наличия оптического пульсометра в часах совершенно не гарантирует точность данных. Если мониторинг пульса необходимо по медицинским показателям, то этот параметр становится критично важным.

Обращайте внимание на признанные бренды, читайте отзывы, расспрашивайте информацию у консультантов. Мы со своей стороны рекомендуем часы с пульсометром бренда POLAR. Это проверенный производитель, выпускающий мониторы сердечного ритма с 1978 года. Все устройства мы тестируем на себе и можем гарантировать точность при правильной эксплуатации.

Рекомендуем к прочтению: Часы Polar — инструкция по выбору

Цель – 2: Контроль пульса во время занятий спортом

В этом случае можно использовать любой вид монитора сердечного ритма. С учетом рекомендаций по комфорту и точности, которые мы описывали выше. Вот для понимания график соотношения комфорта и точности мониторов при занятии спортом. Каждое устройство грубо оценили по 10-бальной шкале по обоим параметрам. Здесь нет каких-то расчетов — это сделано для наглядности.

График соотношения комфорта и точности

Важно понимать, что этот график составлен для идеальных условий эксплуатации. То есть девайсы надеты правильно, оптика плотно прилегает к коже, электроды нагрудного ремня увлажнены для хорошего контакта.

Вид спорта и плановая интенсивность

Использование пульсометра во время занятий спортом позволяет правильно определить эффект, который оказывают физические нагрузки на организм. Чем выше интенсивность упражнений, тем выше пульс. Известно, что существует 5 пульсовых зон, работа в которых оказывает совершенно разное влияние.

Пульсовые зоны

Поэтому данные о пульсе во время тренировок должны быть правильными и актуальными. И вот здесь подходим к некоторым нюансам, которые могут возникнуть, если использовать некорректный вид монитора для некоторых спортивных активностей. Сразу отметим, что эти моменты несут рекомендательный характер и обусловлены исключительно нашим опытом проведения тренировок.

Нюансы, связанные с видом спорта

  1. В видах спорта, где есть интенсивные движения руками, часы с оптическим датчиком могут выдавать погрешности. Они могут двигаться на запястье, тем самым создавая помехи для получения качественных данных. Примером может служить спринтерский бег, где атлет производит резкие движения руками, помогая себе бежать, либо баскетбол.
  2. При использовании оптического датчика в плавании – необходимо, чтобы между фотоэлементом и кожным покровом не попадала вода, так как она преломляет свет и создает помехи. Прижимайте датчик максимально плотно.
  3. Зимние виды спорта, такие как лыжи и биатлон, предполагают тренировки на улице. Часы, как правило одеты поверх рукава одежды, соответственно оптический датчик работать не будет. Здесь спасет только нагрудный пульсометр.
  4. Виды спорта, предполагающие нахождение на животе – гимнастика, отдельные виды силовых упражнений. Не подойдет нагрудный датчик, так как он может болезненно давить н солнечное сплетение.

Нюансы, связанные с интенсивностью

Здесь очень простое правило, чем интенсивней предполагаются тренировки, тем больше необходимости приобретения нагрудного монитора. Только он может правильно фиксировать пульс на запредельных нагрузках. Для примера посмотрите на график ниже, где изображены две кривых пульса с беговой тренировки. Первое – это нагрудный пульсометр Polar H10, второе – оптический датчик Polar OH1.

Сравнение нагрудного и оптического датчиков

В целом видно, что данные с девайсов практически одинаковые. Однако, если детально рассмотреть период, где спортсмен бежит с максимальным напряжением, то видно, что есть расхождения.

Дело в том, что при очень высоком пульсе оптические датчики не успевают регистрировать кровоток, так как он меняется с большой скоростью. В результате могут быть погрешности. У нагрудного нет такой проблемы.

Еще один момент, о котором стоит упомянуть – это небольшая инерционность оптических пульсометров. При резком росте пульса нагрудник мгновенно среагирует и покажет правильные данные. Оптика сделает это с небольшой задержкой. Учтите это. Если бегаете интервалы, темповые тренировки или фартлек, то спасет только нагрудник.

В идеале, конечно, для осознанных занятий спортом нужен комплект, состоящий из часов с оптическим датчиком и нагрудного пульсометра. Первый круглосуточно осуществляет мониторинг сердечного ритма, в купе с рядом дополнительных функций. Его также можно использовать на легких тренировках. А когда планируется интенсивная тренировка то одевается нагрудник.

Рекомендуем к прочтению: Обзор на часы Polar Pacer

Бренд монитора

Сердце – важнейший орган в нашем организме. Поэтому контролировать его лучше понятными брендами с хорошей репутацией. В таком случае можно обещать гарантированную точность и долговечность устройства. Признанные лидеры, либо имеют собственные лаборатории по усовершенствованию технологий фиксации сердечного ритма. Либо используют технологии прямых конкурентов.

Мы рекомендуем обратить внимание на следующих проверенных производителей спортивных мониторов сердечного ритма:

  • Polar (Финляндия) – специализируется на мониторах сердечного ритма с 1978 года.
  • Garmin (США) – начинали с систем мобильной навигации, далее начали выпускать спортивные часы. Существуют с 1989 года.
  • Suunto (Финляндия) – производят компасы, часы для туризма и спорта с 1936 года.
  • Wahoo Fitness (США) – разработчик велокомпьютеров, велотренажеров и пульсометров. Работают с 2010 года.

Стоимость на устройства может стартовать от нескольких тысяч рублей и доходить до 100 и более тысяч. Все зависит от типа устройства, функционала и бренда.

Самые дешевые и доступные – это нагрудные пульсометры и оптические датчики в виде отдельных устройств. Если для вас это первый девайс такого рода, то рекомендуем начать с них.

На первых порах их можно использовать в паре со смартфоном, или с уже имеющимися у вас умными часами, например Apple Watch. Такой комплект позволит полноценно контролировать пульс на тренировках.

Формат передачи данных

Данный нюанс необходимо учитывать в первую очередь при покупке нагрудных и автономных оптических кардиопередатчиков, так как они работают в паре с часами, смартфоном и иными устройствами. Информация передается с помощью беспроводной технологии. На сегодняшний день существует три формата. Ниже они представлены в порядке снижения популярности:

  1. BluetoothSmart – самый распространенный вариант. Поддерживается большинством мониторов сердечного ритма и всеми смартфонами, умными и спортивными часами, планшетами, компьютерами и т.д. Потребляет немного энергии. Единственный минус – не передает сигнал через воду, что делает невозможным его использование при плавании.
  2. ANT+ — активно применяется в мире спортивной электроники. Его использует компания Garmin в своих изделиях. Однако он редко встречается на смартфонах и других умных устройствах. Имейте в виду, если ваш пульсометр будет поддерживать только этот канал, то у вас точно возникнут трудности с синхронизацией.
  3. GymLink – передача данных осуществляется на частоте 5 кГц. Это самый редкий формат. Его поддерживают многие кардиотренажеры, в частности беговые дорожки и велотренажеры. Прелесть состоит в том, что ели вы занимаетесь на беговой дорожке, то текущий пульс отражается на экране тренажера в реальном времени.

Важно понимать, что разные датчики пульса поддерживают разные форматы данных. Например, спортивные часы Polar работают только по Bluetooth. Вместе с тем нагрудные пульсометры этого бренда поддерживают все форматы передачи данных. Часы компании Garmin наоборот поддерживают Bluetooth и ANT+, а датчики в большинстве своем работают только с ANT+.

Конструктивные особенности мониторов сердечного ритма

Каждый производитель при изготовлении мониторов вносит особенности, направленные на увеличение точности и комфорта эксплуатации устройства. Концептуально они выглядят одинаково, но, как говорится дьявол кроется в деталях. Приведем ряд моментов, на которые стоит обратить внимание.

1. Количество светодиодов и фотоэлементов

Для полноценной работы оптического монитора достаточно по одному светодиоду и фотоэлементу. Однако их количество варьируется от модели к модели. Можно встретить приборы, на которых 10 светодиодов.

Часы Garmin Forerunner 935 Фитнес-браслет Polar A370Часы Polar Grit X

В целом, чем больше светодиодов, тем объективнее данные, так как площадь просвечивания сосудов больше.

2. Особенности поверхности оптического монитора в часах

Если посмотреть на некоторые модели часов в профиль, то можно увидеть, что датчик пульса немного выделается над поверхностью корпуса. Это сделано для того, чтобы контакт с кожным покровом был максимально плотный, что повышает точность данных. При выборе обращайте внимание на такие модели.

Спортивные часы Polar M430Спортивные часы Polar Vantage M

На поверхности датчика можно заметить дополнительные элементы. В частности компания Polar ставит электроды, которые отвечают за плотность прижатия датчика к поверхности запястья. На фото – электроды представлены из себя по 4 светлых круга.

Часы Polar Vantage V TitanЧасы Polar Grit X

Через них проходит небольшой электрический ток. Когда часы отходят от кожи, то электрическая цепь прерывается и устройство это понимает и корректирует значение пульса.

3. Целостность нагрудного монитора

Нагрудные пульсометры состоят из двух частей: кардиодатчик и нагрудный ремень. Они могут представлять собой единое целое, а могут быть раздельными. Во втором случае датчик надежно крепится на ремень с помощью специальных кнопок. После тренировки ремень можно отдельно промыть, а если он пришел в негодность – заменить. При этом, сам датчик остается прежним.

Нагрудный пульсометр Polar H10Нагрудный пульсометр Garmin-HRM-Tri

В случае целостной конструкции – повреждения ремня, сделают невозможным работу всего монитора.

4. Дополнительный функционал нагрудного монитора сердечного ритма

Некоторые нагрудные пульсометры оборудованы встроенным акселерометром. За счет этого они измеряют не только сердечный ритм, но и отражают данные беговой динамики, а именно:

  • каденс — количество шагов в минуту.
  • время контакта с землей для каждой ноги.
  • вертикальные колебания. Насколько высоко поднимается тело спортсмена в момент отталкивания ногой

Для просмотра этой информации нужно совместимое устройство — часы или смартфон. Необходимость данной информации для каждого пользователя — это сугубо личный вопрос. Но знайте, что наличие акселерометра сразу прибавляет к цене несколько тысяч рублей.

Мониторы с такой функцией есть у Wahoo Fitness и Garmin.

Инфографика

Ниже оставляем инфографику по видам мониторов компании Polar. Здесь указаны основные характеристики и возможности. Смотрите и выбирайте.

Датчики в умных часах

Независимо от того, спортивные часы у вас или серьезные «умные», в любом случае они дают информацию о движениях и здоровье того, кто их носит. Умные часы используют множество датчиков, чтобы определить, где вы находитесь, насколько интенсивно тренируетесь и здоровы ли вы. Но что конкретно делает каждый из датчиков? Сейчас вы это узнаете.

Альтиметр

Альтиметр (высотомер) измеряет, насколько высоко вы находитесь относительно уровня моря. Для определения высоты он использует разницу в показателях давления воздуха. Поскольку атмосферное давление уменьшается по мере того, как вы поднимаетесь выше (например, в гору), высотомер может дать точное определение высоты в любой ситуации.




Датчик BIA
Датчик ЭКГ

Датчик ЭКГ (электрокардиограмма) — это усовершенствованный способ измерения электрической активности сердца. Он позволяет смарт-часам определять частоту сердечных сокращений. Датчик ЭКГ может точно регистрировать электрический ритм вашего сердца и часто бывает интегрирован в умные часы вместе с оптическим пульсометром.

Геомагнитный датчик

Геомагнитный датчик определяет положение устройства относительно направления магнитного поля Земли. Звучит сложно, но на самом деле это просто цифровой компас. С его помощью вы можете узнать, в каком направлении идти.

GPS

Вы, наверное, слышали о термине GPS (глобальная система позиционирования). Спутники, вращающиеся вокруг Земли, транслируют сигнал, который может принимать GPS-чип в смарт-часах. С помощью этого сигнала умные часы могут определить ваше местоположение. Например, после пробежки вы сможете увидеть, где именно находитесь.




Гироскоп

В то время как акселерометр (подробнее об этом позже) определяет, куда вы движетесь и с какой скоростью, гироскоп следит за вращением, которое совершают ваши часы. Сочетание этих двух датчиков делает анализ еще более точным. В результате, часы могут лучше оценивать разные типы движения и более точно определять, где вы находитесь, без GPS.

Датчик температуры кожи

Как следует из названия, этот датчик измеряет температуру кожи. Это помогает вовремя узнать о начале развития какого-либо заболевания, связанного с повышением температуры тела. Если вы постоянно носите умные часы, то устройство будет распознавать тенденции изменения температуры вашей кожи, и в случае опасных отклонений будет посылать уведомление.

Датчик света

Датчик освещенности измеряет количество света вокруг вас. С помощью этой информации умные часы устанавливают яркость экрана. Например, экран автоматически становится ярче, когда вы находитесь на улице на солнце, и тускнеет, когда вы возвращаетесь в помещение.

Оптический пульсометр

Оптический датчик сердечного ритма, также называемый датчиком PPG, представляет собой относительно простой элемент, который измеряет частоту сердечных сокращений. Он делает это с помощью зеленых вспышек света. Световые импульсы бьют изнутри часов через кожу и отражаются обратно на датчик. Когда в вене происходит толчок крови, это отражение меняется.

Таким образом подсчитывается частота сердечных сокращений в минуту. Оптический пульсометр установлен на большинстве смарт-часов.



Пульсоксиметр

Оксиметр (пульсоксиметр) измеряет уровень насыщения крови кислородом. Датчик направляет определенный световой луч на ваше запястье, а затем улавливает отраженный свет. На основе этих данных умные часы рассчитывают уровень кислорода в крови. Чем он выше, тем человек здоровее.

Акселерометр

Чтобы узнать, насколько человек активен, почти все умные часы используют акселерометр (шагомер). Этот датчик измеряет, насколько энергично вы перемещаетесь по осям X, Y и Z. Так часы подсчитывают шаги и оценивают качество спортивной тренировки.

Последнее в нашем блоге

Sea-Gull: встречаем новую марку в России
Casio 2024/2025 — Полный обзор

Новинки Spinnaker: часы, которые украсят 2025 год!

Будьте в курсе акций и последних поступлений

Есть собственная служба доставки, также работаем с ведущими транспортными компаниями

Оплата любыми способами и возврат в течение 14 дней

Более 190 брендов и свыше 50 000 товаров

Оффлайн-магазины в Москве и Санкт-Петербурге

Заказ 8:00-22:00 (МСК)

Россия (звонок бесплатный)

Дизайн сайта и аналитика

Обращаем ваше внимание на то, что приведённые цены и характеристики товаров носят исключительно ознакомительный характер и не являются публичной офертой, определённой пунктом 2 статьи 437 Гражданского кодекса Российской Федерации. Для получения подробной информации о характеристиках товаров, их наличия и стоимости связывайтесь, пожалуйста, с менеджерами нашей компании. Сайт использует Интернет-сервисы для сбора технических данных касательно посетителей с целью получения маркетинговой и статистической информации. Персональные данные обрабатываются на сайте в целях его функционирования и, если Вы не согласны, то должны покинуть сайт.

Дела сердечные: как современные гаджеты измеряют пульс

За редким исключением главным измерительным прибором в фитнес-трекерах является датчик пульса, измеряющий частоту сердечных сокращений. Современное программное обеспечение в сочетании с искусственным интеллектом способно по его данным вычислять довольно многое — от патологических состояний организма до уровня стресса и фаз сна. Постараемся рассказать на примере технологии TruSeen компании Huawei.

Леонид Акулов
Обсудить тему

Со временем возникла идея использовать пульсометр в часах, с датчиком в районе запястья. Проблема в том, что снимать сигнал с запястья гораздо хуже, чем с пальца. С пальца мы берем свет, который пропускается через объект, а на запястье – который отражается (т.к. толщина запястья намного больше пальца и для просвета нужен очень мощный источник).

Кроме того, палец является «терминальной точкой» распространения пульсовой волны. Это значит, что волна отражается от кончика пальца и потому именно на этом кончике хорошо видна. Для отражения лучше использовать свет зеленого цвета, поскольку именно он дает оптимальное соотношение глубины проникновения и отражения. Синий почти не проникает под кожу, а красный и инфракрасный, наоборот проникают слишком глубоко и одновременно захватывает сосудистые русла, в которых пульсовые волны распространяются по разному. Как следствие, сигнал получается более шумным.

Отдельная история с людьми с черной кожей. Из-за большого поглощения приходится или увеличивать мощность подсветки (что повышает энергопотребление) или использовать «более красный» источник.

В часах Huawei применяется инфракрасный светодиод, что дает более шумный сигнал по отношению с зеленому сигналу, снятому с человека со светлой кожей.Для измерения пульса по фотоплетизмограмме (ФПГ) выделяют отдельные периоды и считают число пиков на сигнале, что не всегда возможно.

Во-первых, сигнал отражает колебания в кровеносном сосуде весьма плохо, накладываются различные артефакты в виде дыхательных волн и отражения от неоднородностей. Во-вторых, и это главное, использование наручных часов – активный процесс весьма и в сигнал вмешиваются движения человека, которые «забивают» полезный сигнал пульса. Кроме того, частоты движения и частоты сердечных сокращений весьма близки, что не позволяет применять методы простого частотного разделения. А раз так, то появляется необходимость в использовании «умного» алгоритма.

Кроме, оптического, в часах и механические датчики, такие как акселерометр и гироскоп. Акселерометр, или датчик линейных ускорений, измеряет по трем осям перегрузки, которым подвергаются часы. Например, благодаря акселерометру наш смартфон считает шаги и чувствует, что его перевернули, меняя ориентацию картинки на экране. Но при перемещении рук на часы может действовать перегрузка в несколько раз превышающая g, кровь в сосудах подвергается значительным возмущениям, что прямо отражается на сигнале ФПГ.

Вторым важным датчиком является датчик угловых скоростей или гироскоп, который фиксирует вращательные движения. По вращательным движениям и акселерометру и определяется изменение положения часов в пространстве. Мы можем записывать показания гироскопа и акселерометра одновременно и использовать их при анализе сигнала ФПГ.

Акселерометр — пассивный датчик, потребляющий минимум энергии. Его можно сравнить с пружиной и шариком на конце, где для измерения ускорения достаточно просто «прочитать» показания удлинения пружины. Гироскоп – датчик активный и для его работы требуется больше энергии, поскольку в нем содержатся движущиеся части — колеблющаяся пластина, параметры колебания которой жестко связаны с угловыми скоростями датчика. Потому, для экономии аккумулятора, гироскоп не используют непрерывно.

Если вы пользуетесь фитнес-трекерами, то знаете два режима «снятия» пульса — с состоянии покоя и в движении. Первый требует от пользователя практически не двигаться, но точно считает каждый удар и время между соседними сердечными сокращениями. Этот алгоритм используется в состоянии покоя и во сне. Интересно, что в ночном режиме трекеры переходят на инфракрасную подсветку, которая не видна человеческому глазу и не мешает во время сна, как зеленая.Гораздо сложнее второй случай, когда приходится измерять пульс в условиях сильных механических возмущений. Уровень сигнала сердца становится очень малым на фоне помех движения и считать каждый кардиоимпульс отдельно на кривой сигнала становится неподъемной задачей.

Такой сигнал рассматривается в частотной области. Для частотного представления используется математическое преобразование Фурье, результатом которого является спектр сигнала. Если применять преобразование Фурье к относительно небольшим временным «окнам», то можно увидеть эволюцию спектра во времени, которая называется спектрограммой.

Спектрограмма хороша тем, что на ней становится различима «нить» пульса. На картинке в реальном смысле этого слова видна прямая линия, совпадающая с пульсом и похожая на нить. Однако, нить различима далеко не всегда, т.к. накладывается очень много нежелательных шумов. Самые большие шумы в этой картинке, как правило, шумы движения.

Их интенсивность может многократно превосходить интенсивность пульса. Для подавления частот движения используются фильтры, получающие сигналы с акселерометров, и пульс перестает теряться среди множества гармоник движения.

Самое интересное – придумать алгоритм, который бы находил нити на спектрограмме и следил за их изменением. Если частота ушла вверх, то фильтр должен перестроиться на более высокочастотный лад, если вниз — низкочастотный. Для этого применяется математика из теории следящих адаптивных систем.

Как следствие, наилучшие результаты достигаются в условиях, когда движения периодичны и очень стабильны. К таковым можно, прежде всего, отнести активность на беговой дорожке. Наоборот, в условиях со слабой периодичностью движений (например, активные игры) не удается добиться таких высоких показателей.

В современных часах и трекерах есть функция распознавания активностей — бег, ходьба, езда на велосипеде, плавание и т.д. Все эти активности характеризуются определенным ритмом и, как следствие, интенсивностью физических нагрузок. Чем выше нагрузка – тем выше частота сердечных сокращений.

Таким образом, мы приходим к одной из ключевых технологий Huawei – к технологии умного предсказания пульса, где используются сложные модели поведения пульса в разных ситуациях. Очевидно, например, что при одинаковой интенсивности ходьбы и бега будут разные отклики частоты сердечных сокращений. Кроме того, при разной тренированности разные люди показывают разные результаты.

Так, например, для велосипедной активности у нас алгоритм работает не так, как при ходьбе или беге, поскольку сложный сигнал движения очень легко маскируется под пульс, ибо руки приходится держать на руле и интенсивность крайне мала. Возникает множество случайных помех от неровностей на дороге. Плюс возможно изгибание кистей рук на руле, что приводит к движению часов на запястье. Типовых примеров достаточно много и со всеми приходится иметь дело и уметь их обрабатывать.

Оцените статью
Атлетика
Добавить комментарий