基于多传感器信息融合的人体姿态识别研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:seed_sg
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,随着微机电(Micro-Electro-Mechanical-Systems, MEMS)技术和无线体域网(Wireless Body Area Network, WBAN)的发展,可穿戴的健康监护系统应运而生。作为健康监护系统的一个分支,基于无线体域网的人体运动姿态识别逐渐受到研究者的重视,成为了该领域的研究热点之一。传统的人体姿态识别研究中,人体运动信号的采集大都仅采用加速度传感器,导致存在信号单一、系统稳定性差和姿态角解算精度低等问题。为此,研究者们提出了增加传感器节点数目和设计完善的传感器融合算法等方案,但随之带来了系统便携性和佩戴舒适度降低,以及需精确建模等缺点。基于此,本文研究了基于多传感器信息融合的人体姿态识别方法。首先构建了一套基于WBAN的人体运动信息采集平台,实现了人体运动信息的实时采集、传输、显示和存储。然后,设计了基于PI调节和互补滤波器的人体姿态角解算算法,将运动数据实时解算为人体姿态角数据。最后,在设计和实施人体运动实验的基础上,将姿态角数据、加速度特征和高度信息作为特征参数,构建了基于粗分类的姿态识别算法,实现了人体日常运动姿态的准确识别。本文的主要工作如下:(1)在现有惯性测量模块的基础上,设计了一种便携式的人体运动传感器终端。该终端主要由传感器组件(三轴加速度传感器、三轴磁力计、三轴陀螺仪各一个)、WIFI无线传输、微控制器和SD卡存储等模块组成,可实时连续地向上位机提供人体运动过程中的加速度、角速度等主要运动信息和周围磁场强度、高度等环境信息;采用VB开发环境,设计并开发了人体运动监测中心,以实时接收和动态显示传感器终端的数据。同时,还具有传感器校准和数据存档、查询等简单的数据库管理等功能。(2)针对传统人体姿态角解算算法中存在的稳定性差和解算精度低等问题,提出了一种基于PI调节和互补滤波器的人体姿态角解算算法。利用四元数计算人体的姿态角变化,将惯性测量模块的姿态测量值与观测值之间的偏差作为PI调节输入;采用互补滤波对多传感器数据进行融合,求取人体实时姿态,实现了高精度姿态角数据的稳定输出。(3)设计人体运动数据采集实验,利用采集的人体运动数据进行姿态角度求解及特征提取,并构建分类算法对运动姿态进行粗分类,以缩小人体姿态识别的范围;结合各粗分类算法设计决策树式的姿态识别方法,避免了复杂的人体运动模型重构过程,实现了人体日常运动姿态的准确识别。
其他文献
振动信号是机械动力学的外在表现形式,当机械传动系统中轴承、齿轮等零部件出现局部故障时,振动信号中便会出现瞬态冲击响应成分,而且随着故障的发展演变,波形特征也会随之变化。
目前化石燃料仍然是当今人类社会能源的主要来源。但是化石燃料的使用同时会释放有害气体造成环境污染,并且这些能源是不可再生能源,随着时间的推移,化石能源将完全消耗,因此
语言与文化的关系密切:语言对于文化来说,是一种表达和展现文化的手段;反之,文化又影响制约着语言的发展。人民群众创造一个国家或民族的民俗文化,享受生活和文化底蕴,要真正理
无线传感器网络是一个新兴、前沿的热点研究领域。物体的定位与跟踪是传感器网络中的两个重要研究问题。当目标是静止的,我们使用定位算法来确定其位置,当目标是移动的,我们使用
目的:①构建人牙龈成纤维细胞(HGFs)受压应力作用模型,探讨压应力对HGFs生物学行为的影响;②检测不同浓度水蛭素对压应力作用下HGFsCOL-Ⅰ和MMP-1表达的影响,探讨水蛭素在正畸牙移
电弧产生、发展、熄灭过程的深入研究是对其进行有效控制的前题,对电弧产生的前因及影响电弧生成因素的深入探索表明,弧前抑弧调控是提升开断能力的有效途径。弧前过程是电弧存
为了找到评价结构构件抗震性能优劣的最佳指标,本文首先介绍了结构构件的各种抗震评价方法,对各种方法进行了比较,得出了他们的优缺点。再用其中最优的评价结构构件抗震性能
随着我国教育事业的发展,国内高等院校已逐渐实现网络、信息、数字三者合一的校园办公格局,各个高校均已经初步建设了数字校园网信息系统。办公自动化系统(Office Automation S
21世纪,世界能源紧缺和环境污染问题变得更加严重,以风能、太阳能为代表的新能源,凭借其清洁、可持续的特性得到世界各国的重视。独立光伏发电系统通常设计为偏远、没有电网覆盖
研究目的:随着人口老龄化进程不断加快,我国老年人呈现“速度快”,“规模大”,“峰值高”,“高龄化”的特点。然而,我国的老年保健工作起步较晚,缺少对70岁及以上老年人的测评体系。