基于无线微惯性传感器的人体运动信息获取系统设计与应用

更新时间：2020-04-01 00:50:23 大小：7M 上传用户：gsy幸运查看TA发布的资源 标签：惯性传感器运动信息采集 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

随着中国老龄化人口的日渐增多,老年人的护理监护变得尤为重要。因为老年人的跌倒往往会造成带来一系列并发症,使得他们的生活质量严重下降,其康复恢复也将耗费大量人力物力。对于采取运动理疗的病人,对他们的运动监护和运动参量的量化监控也是变得非常重要。运动监护能够为医生,特别是康复工程医生提供有价值的诊断信息。临床的某些康复和疾病需要进行运动干预,而运动干预的过程和效果也需要进行一定的量化评估。现有的技术手段有很多可以评估人体运动情况和进行运动监护。比如基于计算机视觉的跟踪监控,运动捕捉系统,甚至有基于声音检测的运动监护方法,但这些技术手段明显具有成本高,计算复杂度大,设备体积庞大,而且一般只有少数专业的实验室才可能配置。

随着MEMS(Micro-Electro-Mechanical)技术的进步,加速度,陀螺仪,磁力计等惯性传感器的体积正变得越来越小,灵敏度和信噪比越来越高,功耗和成本也大大的下降。结合无线数据通信技术,可做成无线穿戴式设备,形成一个具有运动信息感知能力的人体传感器网络,能够长时间地对人体运动进行监测,为医生提供丰富的运动生理信息。而其无线穿戴式的特点,在未来加上网络技术,远程康复医疗及监护也可成为现实。由于硬件成本的不断降低,这种技术的普适性也在不断加强,其为大规模健康数据样本的获取提供了新途径。

基于上述研究背景,本文以非视频获取人体运行信息为主要设计思想,采用TI的低功耗芯片MSP430为控制器设计了集成加速度计,陀螺仪,磁力计具有9轴惯性数据的无线微型传感器人体运动获取系统。加速计采用了芬兰VTI公司生产的SCA3000系列,能够测量空间三维方向的直线加速度大小,范围可达正负4g,完全能够测量人体运动产生的加速度。它通过SPI口将数字量化好的数据输入到节点的MCU上。而MEMS陀螺仪则使用一个双轴陀螺仪和单轴陀螺仪的方案来组合一个3维陀螺仪,可以同时测量空间方位三个方向上的旋转角速度向量值,其分别采用的是Invensense公司生产了IDG,ISZ系列陀螺仪,其输出为模拟电压值,需要经过MCU进行数字量化。磁力计采用了是PNI的Micro3系列模块,具有SPI口的数字化输出,大大降低系统的开发难度。这三组传感器的数据组合在一起可以更...