一种穿戴式下肢姿态检测装置的设计与应用

摘要

人类在不断了解外部社会的同时，也想不断了解自己。人体姿态是人体最直观信息的重要组成部分。它不仅反映出了人的平衡状态和意图行为，同时也表现出了人的生理和精神上的状态。近些年穿戴式电子装置和移动应用终端因其小型化便于携带、成本低廉、与外界互联，越来越受到人们的青睐。因此本文提出了一种穿戴式下肢姿态检测装置。装置能计算用户当前下肢各关节运动姿态，可以识别运动类型，实现跌倒检测等多种功能。
　　本文首先介绍穿戴式下肢姿态检测装置的基本结构和工作原理。将穿戴式装置和智能手机相结合，不仅简化了系统结构，也大大降低了成本，方便用户的操作。手机应用软件实现卡尔曼滤波的姿态估计算法，计算下肢各关节的运动姿态角。
　　其次，本文分别从日常活动识别和跌倒检测方面提出了其应用。提出了加速度计和姿态传感器两种方式对行走和上下楼等活动进行识别。通过计算人体重心的方法对人体跌倒进行实时监测。并通过实验有效的验证了方法的可靠性。
　　文中针对室内定位的特点，巧妙地提出了基于步长的室内定位技术。通过行走识别和步长累加，进而推测其在室内的位置。对于步长累计的误差，文中也提出了基于定点标记校正的方法。

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1 绪论

1.1 姿态检测研究的背景与意义

1.2 姿态检测研究的国内外现状

1.3 论文的主要内容

2 穿戴式下肢姿态检测装置的介绍

2.1 装置介绍

2.2 平台设计

2.3 姿态传感器

2.4 本章小结

3 姿态估计算法

3.1 姿态坐标系的建立

3.2 基于卡尔曼滤波的姿态估计算法

3.3 下肢姿态表达

3.4 本章小结

4 日常活动识别与跌倒检测

4.1 日常活动识别

4.2 跌倒检测

4.3 基于人体重心的跌倒检测

4.4 本章小结

5 基于步长的室内定位

5.1 室内定位的现状

5.2 步长计算

5.3 步长定位与基于定点标记的校正

5.4 实验组织

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 结果与评价

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间获得论文和专利情况