動態健身方案算法研究

許慶宸 付磊 時永凱 呂緯航 段宇光

摘要：為了改善傳統的健身模式，為廣大健身人群提供一個合理的健身方法，我們在傳統運動手環對心率實時測量的基礎上，由我們設計的算法，編程生成有氧運動標準值的靶心率參數范圍，使健身者得到合適自己的區間，能夠科學健康的達到健身目的。

關鍵詞：有氧運動；實時調整；按心率區間訓練

設置調查問卷調查健身人群，經研究發現，健身人群年齡跨度大，健身目標多樣化，跑步是最常用最有效的健身方式，可是人們對于跑步時間、速度沒有科學的規劃，導致健身效果不佳，我們將主要研究重點放在跑步上，以實現研究目的。在適用人群上，我們考慮到一些先天性疾病患者并不適用，特此列出：心率變化與心臟疾病密切相關。

根據問卷總結和掌握的資料分析、構想算法實現形式，以有氧慢跑為例建立基本的數學模型，提出算法如下：

確定了基礎參數（體重、年齡、心率），劃出匹配速度的區間增添了標準百分比和靶心率的概念，最后完成算法根據不同強度對應的標準百分比區間對應心率區間，再得出合理的速度區間，使靶心率區間大致在55%～65%，65%～75%，75%～85%范圍

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

測量運動前心率 HRr，得到心率參考標準值 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））

得到標準百分比 η0= HR0/HRm

匹配速度：

a.開始運動，導入運動速率V與心率HR（實時）

b.穩定后，比對HR與HR0，加/減速使HR = HR0

c.記錄HR0時標準速度V0

d.設定速率階梯對應表（由穩定心率，速度得到）（見表1）

測試數據如表2所示：

可以看到，在受測試者中，僅有3名測試者反饋力量區間比較輕松，對極少數運動能力優秀的人群不適合；僅有1名受試者反饋在恢復區間比較吃力。綜上本項目大概率符合各個年齡階段的有氧運動者情況，并能科學有效地指導使用者健身。分析發現各個年齡階段心率標準值波動明顯，而體重影響較小；年齡體重相近時靜息心率對標準值的作用較明顯，符合研究結果。

結論

本項目在測試階段在各個年齡段在一定概率下較好滿足受調查者的健身需求，提高受試者健身效果的同時享受科學健身的樂趣。根據心率的訓練，是更加安全高效的訓練方法。根據運動的目的（增加肌肉、提高耐力、燃燒脂肪），來按照相應強度的心率區間來訓練，就能取得安全高效的訓練效果。

參考文獻：

[1]張全成.高級體適能與運動處方[M].國防工業出版社，2013.

[2]司守奎.數學建模算法與應用[M].國防工業出版社，2011.