动态健身方案算法研究

许庆宸 付磊 时永凯 吕纬航 段宇光

摘要：为了改善传统的健身模式，为广大健身人群提供一个合理的健身方法，我们在传统运动手环对心率实时测量的基础上，由我们设计的算法，编程生成有氧运动标准值的靶心率参数范围，使健身者得到合适自己的区间，能够科学健康的达到健身目的。

关键词：有氧运动；实时调整；按心率区间训练

设置调查问卷调查健身人群，经研究发现，健身人群年龄跨度大，健身目标多样化，跑步是最常用最有效的健身方式，可是人们对于跑步时间、速度没有科学的规划，导致健身效果不佳，我们将主要研究重点放在跑步上，以实现研究目的。在适用人群上，我们考虑到一些先天性疾病患者并不适用，特此列出：心率变化与心脏疾病密切相关。

根据问卷总结和掌握的资料分析、构想算法实现形式，以有氧慢跑为例建立基本的数学模型，提出算法如下：

确定了基础参数（体重、年龄、心率），划出匹配速度的区间增添了标准百分比和靶心率的概念，最后完成算法根据不同强度对应的标准百分比区间对应心率区间，再得出合理的速度区间，使靶心率区间大致在55%～65%，65%～75%，75%～85%范围

由年龄、体重得到最高心率 HRm，HRm= 214-0.5*age-0.1*weight

测量运动前心率 HRr，得到心率参考标准值 HR0=（HRm-HRr）*x+HRr

（注：x=50%老年（>65）=60%中年（40 ～ 65）=70%少年（<18）=80%青年（18～40））

得到标准百分比 η0= HR0/HRm

匹配速度：

a.开始运动，导入运动速率V与心率HR（实时）

b.稳定后，比对HR与HR0，加/减速使HR = HR0

c.记录HR0时标准速度V0

d.设定速率阶梯对应表（由稳定心率，速度得到）（见表1）

测试数据如表2所示：

可以看到，在受测试者中，仅有3名测试者反馈力量区间比较轻松，对极少数运动能力优秀的人群不适合；仅有1名受试者反馈在恢复区间比较吃力。综上本项目大概率符合各个年龄阶段的有氧运动者情况，并能科学有效地指导使用者健身。分析发现各个年龄阶段心率标准值波动明显，而体重影响较小；年龄体重相近时静息心率对标准值的作用较明显，符合研究结果。

结论

本项目在测试阶段在各个年龄段在一定概率下较好满足受调查者的健身需求，提高受试者健身效果的同时享受科学健身的乐趣。根据心率的训练，是更加安全高效的训练方法。根据运动的目的（增加肌肉、提高耐力、燃烧脂肪），來按照相应强度的心率区间来训练，就能取得安全高效的训练效果。

参考文献：

[1]张全成.高级体适能与运动处方[M].国防工业出版社，2013.

[2]司守奎.数学建模算法与应用[M].国防工业出版社，2011.