连接设备上实时监控运动速度的数学建模在训练和生理审计数据库接口中的应用

在连接的设备上实时监控运动速度：在与训练和生理审计数据库接口的移动平台上进行数学建模托马斯·卡比莱特引用此版本：托马斯·卡比尔。在连接的设备上实时监控运动速度：在与训练和生理审计数据库接口的移动平台上进行数学建模信号和图像处理格勒诺布尔阿尔卑斯大学，2019年。法语。NNT：2019GREAM013。电话：02269138HAL ID：电话：02269138https://theses.hal.science/tel-02269138提交日期：2019年HAL是一个多学科的开放存取档案馆，用于存放和传播科学研究论文，无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构，也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire论文共同体克勒诺布尔阿尔卑斯大学要获得的等级洛杉矶医生格勒诺布尔阿尔卑斯大学社区专业：应用数学部长令：2016年5月25日提交人托马斯·卡比利论文由格勒诺布尔阿尔卑斯大学教授Stéphane LABBE指导在数学、科学和信息技术、计算机科学博士学院的Jean Kuntzmann实验室编写在连接的设备上实时监控运动速度：在与训练和生理论文公开答辩2019年4月12日在陪审团面前，陪审团由：斯蒂芬·拉贝格勒诺布尔阿尔卑斯大学教授，论文索菲·唐内特INRA-AGRO-PARISTECH研究员，报告员阿诺德·费里巴黎第五大学教授，报告员维罗妮卡·比拉特埃夫里-瓦尔-埃松大学教授，考官ADELINE LECLERCQ SAMSON格勒诺布尔阿尔卑斯大学教授，校长弗兰克·科塞特格勒诺布尔阿尔卑斯大学高级讲师，审查员夏洛特·迪翁巴黎索邦大学讲师-巴黎，审查员让-雷诺·派克埃夫里-瓦尔-埃松大学讲师，审查员112谢谢你四年来，我对研究世界有了一个很好的了解，然后就离开了我对这个世界表示敬意，在这个世界里，我总是感到自己处于边缘地位，尽管我很着迷。我们与Jean Kunztmann实验室和BillaTraining公司组成了一个短暂的三人组，既有这些成功，也有这些挫折我很高兴我想感谢所有在这篇论文中与我交谈过的人，即使是简短的交谈更具体地说，我想感谢斯蒂芬的指导，他的支持，特别是在论文的最后几个月，并理解我的一些个人选择。我也感谢Véronique给我分享的时刻对我来说是一个很大的灵感来源，尽管我们的道路正在分道扬镳。我想感谢让-雷诺的这些数学和哲学演讲，一本真正的打开的书。我也要感谢尼古拉斯，他在我的论文进行到一半的时候为我打开了大门，我们和他一起开始了美好的事情。我感谢夏洛特搬到格勒诺布尔，并花时间给我几个我感谢评审团的每一位成员花时间阅读手稿和论文答辩感谢斯蒂芬·拉贝、索菲·唐内、阿诺德·费里、韦罗尼克·比拉特、艾德琳·勒克莱尔·萨姆森、弗兰克·科塞特、夏洛特·迪翁和让-雷诺·派克。在另一个方面，我非常感谢克莱尔、弗洛朗和卢克。我们能够在一个出色的工作氛围啤酒很好喝。让·皮埃尔，一个伟大的人，我非常感谢他，总是在球落下来的时候。我欠他的3仔细重读我的论文，以及许多其他的事情，其详尽的清单将需要整整我要特别感谢我的父母Christine和Jean-Luc，以及我的妹妹Mélanie所做的一切。这种感谢在很大程度上超出了本论文的范围，因为他们知道在任何情况下都能在正确的时间和正确的地点出现在那里。一个很好的家庭定义，让我意识到我是多么幸运，有他们三个另一个特别的感谢是一个谁分享了我的生活超过七年了，现在，查琳。在这次冒险中，你在这四年里，我们经历了这么多美好的事情，非常感谢。我还要感谢Carole、Gilles、Léa、Clément和最后一个小Ovsanna，感谢他们让我摆脱了日常生活。J’allais 我不知道最后，4摘要L’amélioration 然而，很少有基于教练经验的训练计划当前分析的局限性programmes 一个Pour我们的目标是在科学研究和业余跑步者之间架起一座桥梁L’objectif 首先，我们试图为跑步领域的在收集和格式化来自不同来源的训练和比赛数据后其次，我们开发了一个网络应用程序，集成了Billa Trainin gR的三个阶段的方法。第一步是一个能量审计，这是一个30分钟的训练，以感觉，让你知道一个跑步者的身体第二步，能量雷达，是审计的资产负债表，为了实现这两个目标，我们结合了生理学、数学和计算机科学的概念5生理学的知识是基于最新的推而广之，它是e n trepris e Bi l la T r ainin g R的核心业务。在这篇论文中提出的关于性与性的思想来自生理学。数学使我们能够用统计学来描述某些生理现象，这在一定程度上要归功于数学。我们有最后，计算机科学关键词跑步;训练;突破检测; Web应用程序;实时6摘要改进运行性能最近已成为一个主要话题。我们将在两小时内完成马拉松比赛然而，没有那么多的专业人士在比赛前和比赛中的准备工作，因为他们涉及到一般的酒吧。培训计划基于培训师的经验，通常不是定制的。这使跑步者面临受伤的风险和失去动力的风险。目前的分析似乎火车G计划有一个限制。艾姆代表BillaTrainingR将研究与跑步者的一般受众联系起来超越这一极限这个博士有两个主要目标。第一个是试图为跑步的研究做出贡献 在收集和格式化来自不同来源的训练和比赛数据后，我们试图分离和描述人类如何跑马拉松，包括2.5到4小时的表现。我们研究了加速度、速度和心率时间序列等，目的是了解不同的跑步策略。第二个是Web应用程序的开发，它包含了BilllaTrainingR 冰毒或D. 第一步是一个充满活力的奥迪twhich是一个30英里n尤特运行由跑步者的感觉引导第二步是能量雷达，这是审计的结果最后一步是根据跑步者的目标量身定制的训练计划为了找到一个解决方案，我们必须把生理学、数学和计算机科学结合起来。我们在生理学方面的知识是基于Véronique Billat教授的过去和反复出现的。这些资源是由他来的，没有一部分是由他来的，没有一部分是由他来的。7公司的成长多亏了统计学，我们用数学来描述生理现象。通过应用Ornstein-Uhlenbeck模型，我们发现人类能够以均匀的加速度奔跑。通过使用精确线性时间（PELT）方法，我们实现了时间序列中变化点的自动检测。最后，计算机科学允许生理学和数学之间的交流用于研究，以及作为创新前沿的营销培训工具。关键词跑步;培训计划;变更点; Web应用程序;实时8目录导言13I生理和1问题和挑战202论文21的现状.....................................................................................................................2.1约瑟夫B. 凯勒（1973）232.2弗兰克·马西斯（1989）262.3威廉·伍德赛德（1991）282.4霍斯特·本克（1993）302.5丹尼尔·惠特（2009）322.5.1概率模型2.5.2随机过程2.6Amandine Aftalion和弗雷德里克·博南（2013）352.7论文的定位3L’e 他的41号冰毒................................................................................................................3.1L’entreprise3.2拉比TR443.3能量雷达3.4L’entraînement3.5VitesseR49的签名4竞争状况5提供的设备95.1宇宙与R5.2GarmiNR- K5 -气体分析仪52- 920 XT-运动腕表545.3PhysioflowR - PF 07耐力-心率..............................................................................555.4CentaureMetrixR - Locometrix-A三轴加速度计............................................... 5656号放款记录II 第一个econntribtion：拉比TR58的test的一段ntation1问题和议题592故障检测2.1突破检测的理论问题2.2检测断裂的方法的选择643RabiTR69的应用3.1解决方案的构建3.2选择和过滤最佳解决方案714创建.....................................................................................................................................4.1整体式架构与微服务744.2应用程序编程接口（API）774.3创建一个微服务w eb p或r段n te r tes t de RabiT R.7981号放款记录III 第二个贡献：走向马拉的新比赛策略- thon851问题和挑战862使用统计特征检测马拉松不对称性2.1导言882.2方法902.2.1方法902.2.2统计研究902.3结果93102.3.1减速趋势932.3.2速度不对称行为932.3.3速度统计签名972.4第98章2.5结论1013[文章|2018年马拉松世界纪录显示正不对称起搏策略有效性.................................1013.1引言1023.2材料和方法1043.2.1方法论1043.2.2统计研究1043.2.3临界速度1063.3结果1073.3.1全程马拉松的统计研究3.3.2马拉松一分为二的统计研究1083.3.3马拉松四分之一的统计研究1093.3.4临界速度1113.4讨论1123.5结论113114号放款记录IV 第三个贡献：1问题和挑战1172人类能够自我调节恒定的跑步加速度，直到耗尽2.1摘要1182.2导言1192.3方法1202.3.1受试者1202.3.2实验设计1212.3.3加速试验121112.3.4数学模型1222.4结果1242.4.1三种不同加速度练习的比较2.4.2描述人类保持恒定加速度的能力2.5讨论1322.5.1自步加速度范围值与加速协议在实验室中的当前应用2.5.2根据先前的结果，允许人类控制其身体加速度的可能机制关于手册任务1342.6第134章第136章第一次见面V 第四个贡献：走向最终产品1问题和议题1382创建用于........................................................................................................................2.1Web应用程序体系结构...................................................................................2.2Web应用程序的功能.......................................................................................2.2.1业务逻辑2.2.2WebUI/UX1462.2.3科学分析2.2.4在线支付3实时移动应用程序的原型............................................................................................3.1移动应用程序架构...........................................................................................3.2移动应用程序的功能.......................................................................................3.2.1实际时间3.2.2移动UI/UX1653.2.3Web UI/UX2174第175章12结论177三种加速强度指令的比较B 测量数据与Ornstein-Uhlenbeck模型185C 三个估计平均加速度的比较表列表表194参考书目20113简介社会和经济L’être 人类的冲刺速度通常比它所垂涎的猎物慢得多，它采取了一种温和的步伐，迫使猎物重复努力，直到筋疲力尽动物和人类的主要区别每次冲刺后，猎物必须停下来散热，而人类则通过如今，跑步去打猎已不再是必要的，然而，跑步对人体还有其他好处。一系列一些州正在考虑对这些疾病采取预防策略，允许医生开处方进行体育锻炼。由于它的历史和它的好处，跑步已经成为地球上最受欢迎的 跑步甚至被认为是世界上最容易参加的运动。然而，很难收集来自以下来源的数据14Jeroen Scheerder教授指出，1960年至2013年间，欧洲11个最发达的国家在跑步的采用方面出现了两个转折点第一个转折点可以追溯到20世纪60年代和70年代，当时发生了一场文化大革命，人们第二个转折点可以追溯到20世纪90年代，当时妇女和老年人都采用了跑步。第三个转折点可能会随着主题赛车（彩色赛车、伪装赛车......）的出现而出现。欧洲28国的跑步者人数估计为4990万人，约占与跑步相关的年度支出数字为9,6亿欧元，即平均每个跑步者每年利用跑步者数量的增加，马拉松已经成为一项旗舰赛事。从2000年到2013年，全球越过马拉松终点线的人数迅速增加，从40万人增加到160万人。 同样的道理也适用于那些渴望马拉松并寻求重新推动人类极限的顶级运动员。在马拉松比赛中低于2小时已经成为一种体育、科学和市场现象。多亏了一个多学科的团队，Eliud Kipchoge以尽管业余马拉松运动员充满热情，但由于训练计划无效，他们经常受伤并失去动力[ 38，46 ]。主要原因是训练时间过长、每周训练次数过多和训练种类太少。更具体地说，在第一章中，我们将描述一种基于快乐、表现和自我倾听的训练哲学在训练阶段的下游 在集体的想象中然而，我们知道，不同的比赛配速可以提高性能[ 21，17，18，20 ]。15同样 ， 第三章 也提 出了 一些关 于如 何进行 马拉 松比赛 的思 考VéroniqueBillat 教授创立BillaTrainingR城市的原因之一是在研究和公众之间建立我们的目标是能够应用最新的科学训练方法技术背景近50%的经常跑步者（每周超过两次跑步）拥有一个连接的对象[99]，可以记录任何类型的数据，如速度、心率、下压力时间在这个蓬勃发展的市场中，有两个不同的群体，每个群体的目标是非常不同的跑步者群体。第一组是手机和移动应用程序主要面向初学者或偶尔跑步者跑步者的用户体验是整洁的，并提供了过去的锻炼历史。一些应用程序提供培训计划，但很少个性化。手机的局限性在于记录数据的准确性。市场上的应用程序只使用手机的GPS传感器传感器的融合将允许克服这种不精确性，但将消耗更多的能量作为回报。其优点是能够与跑步者实时连接，以便在训练期间和比赛当天指导他们。第二组是运动手表，目标是经验丰富的跑步者，希望开发能够记录高质量信号的连接对象。跑步者可以访问精确且极其多样的数据。这里的限制是互联对象的这场革命使我们认为现在是时候通过分析这些数据来理解它们了。16提供量身定制的训练和个性化的跑步策略。理想情况下，我们希望开发一项介于手机和运动手表之间的服务。换句话说，可以将手机的实时功能与运动手表的精确度结合使用目标这篇论文的工作是为了发展研究和公众之间的直接联系，使他们能够受益于跑步领域的最新科学进展。我们希望通过为跑步者提供更好地了解自己的关键，为现有的训练方法和比赛策略提供替代方案。我们相信科学是描述和预测我们生活的世界的工具我们一直致力于成为跨学科团队的一员，以实现以下两个• 完全自动化Billa Trainin gR的 甲基。 我们希望为跑步者提供负担得起、可靠和可操作的服务，让他们发现新的定制训练方法。由于主题和计算机科学，我们已经建立了一个自动化的网络应用程序i n tégra n t the methe ode Bi l la T r ainin g R.• 推进我们对马拉松比赛最佳策略的思考 通过使用来自连接对象的现场数据，我们描述了运动员如何跑马拉松。我们还希望提供研究见解，以建立一个预测，个性化的赛车策略模型17记忆的组织本论文由五章组成，组织如下。第一章分为两部分。第一部分致力于在从20世纪70年代的第一个恒速策略到变速策略，我们将详细介绍我们的前辈的工作。第二部分，至于她，发展四个BilllaTrainingR的甲基O的步骤pes （A udit，能量雷达r，e ntraineme ntp，比赛策略本章将帮助你理解生理学的关键概念，这些概念将在本论文的其余部分中找到因此，在本章的最后，我们详细阐述了这三年研究的目标第二章的重点是通过运动手表记录的基于时间的速度信号的自动分段 这一部分结合了数学和计算机科学，目的是创建一个我们可以在各种应用程序中使用的Web微服务。第三章考察了首先，我们提出了新的工具来描述如何根据不同的细分市场（性别、表现水平、跑步概况）跑马拉松其次，我们将这些相同的工具应用于最近由Eliud Kipchoge在柏林创造的世界纪录，以验证我们的理论。第四章，通过对人类加速度的研究，给出了我们可以在马拉松比赛中实时给跑步者的指令的观点，以改变速度或感觉，打破他们以前的第五章描述了这三年商业研究的成果。我们将介绍两种工具。第一个是创建于18生产于2018年6月8日，并以自动化的方式订阅和生产BillaTrainingR的甲烷第二个产品是一个原型移动应用程序，它可以记录跑步者的速度和心率数据，