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基于體感網(wǎng)的可穿戴運動監(jiān)測系統(tǒng)

作者:汪豐 高帥鋒 薛詩靜 時間:2014-12-29 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
編者按:  摘要:可穿戴運動監(jiān)測系統(tǒng)可方便地實現(xiàn)人體的運動姿態(tài)檢測以及運動功能評估。本系統(tǒng)采用高集成度慣性傳感器及近距離無線通信技術(shù)構(gòu)建體感網(wǎng),同步采集人體多個部位加速度和角速度信號,實現(xiàn)可穿戴的多節(jié)點運動監(jiān)測。系統(tǒng)可應(yīng)用于與人體運動功能相關(guān)的研究,如帕金森病人運動功能評估等。   引言   本文設(shè)計實現(xiàn)了包含5個傳感器節(jié)點的可穿戴運動監(jiān)測系統(tǒng)。通過將傳感器節(jié)點置于被試者的雙腳腳踝、雙手手腕和腰部,采集人體運動過程中的加速度和角速度等運動信號。此后,將采集到的信號上傳至上位機,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計算與運動功能相關(guān)

  NRF24L01擁有6個接收通道0-5,可以同時接收6路數(shù)據(jù),每個接收通道擁有獨立的接收地址。用NRF24L01實現(xiàn)“開始”、“結(jié)束”和“擦除”命令的廣播傳輸以及“上傳”命令的定點傳輸,需要配置每個節(jié)點的本機地址及接收通道地址,這是無線通信模塊的關(guān)鍵設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖9所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/267435.htm

  通過終端節(jié)點地址和地址的配置來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。每個終端節(jié)點的通道1接收地址跟本機地址一致,實現(xiàn)命令的廣播發(fā)送和接收,從而保證每個終端節(jié)點的同步性。的通道1-5接收地址分別跟五個終端節(jié)點的本機地址一一對應(yīng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳時候的點對點輪詢傳輸,用5個接收通道可以避免網(wǎng)關(guān)接收地址的切換配置,提高數(shù)據(jù)接收效率。

  4 系統(tǒng)實驗測試

  如圖所示,將系統(tǒng)節(jié)點佩戴在人體雙腳腳踝、雙手手腕和腰部進(jìn)行實驗。

  測試者完成十米折返行走實驗。測試者首先靜止站立,然后直線行走約10米,到達(dá)折返點后靜止站立一段時間,然后轉(zhuǎn)身,再靜止一段時間,之后正常行走至出發(fā)位置。實驗數(shù)據(jù)采用Matlab軟件進(jìn)行濾波平滑。圖12和圖13反映了左腳腳踝傳感節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)。

  從圖12和13中可以明顯看到加速度和角速度信號能夠有效反映被試者的步態(tài)周期性,可計算步數(shù),腳的邁步時間等信息。

  5 結(jié)束語

  本系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性,性能指標(biāo)可以滿足人體運動信號的采集要求。該系統(tǒng)目前已經(jīng)被蘇州大學(xué)第二附屬醫(yī)院用于進(jìn)行帕金森患者的運動功能評估研究。

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