基于MEMS六轴传感器的可穿戴运动监测系统设计.doc
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1、基于MEMS六轴传感器的可穿戴运动监测系统设计现在市面上的可穿戴设备越来越多,对于可穿戴设备,尤其是手腕式的可穿戴设备的竞争日益激烈。对于可穿戴设备的研究核心在于可穿戴传感器的研究。可穿戴设备的功能日趋强大与其内部使用的可穿戴传感器数量的增加和性能提高息息相关。本文基于MEMS 六轴传感器技术,目的在于设计出一套可以用于运动轨迹检测的可穿戴设备。利用现有的蓝牙4.0 技术,将六轴传感器收集到的数据实时传送到上位机,通过MATLAB 等仿真软件以及合理的数据处理,得到最接近现实的运动轨迹。可穿戴运动监测系统是可穿戴计算在体育领域的典型应用,可穿戴运动监测系统旨在不妨碍用户运动的前提下,为用户提供
2、连续、准确的运动监测功能。国内外学者已在该研究领域做了大量的工作,研制出许多相关的设备和应用。然而这些设备或者应用不是体育专家,并不能真正根据这些信息给出准确的建议,只能根据这些信息给出大致运动评估。另一方面,由于缺乏大规模的数据处理能力、多维度的数据分析能力,以及深入的数据挖掘能力,即便收集的数据里蕴含大量有用信息,甚至包括可以直接用于分析运动的数据,基于数据处理挖掘能力问题,也会被海量数据淹没。鉴于此,文中提出了一种新的可穿戴系统。该系统基于MEMS 六轴传感器,通过采集物体在运动过程中产生的以六轴传感器为校准点的三轴加速度和三轴角速度,通过蓝牙4.0无线传输到配备了蓝牙USBdongle
3、 的上位机进行数据处理和轨迹模拟。1 可穿戴运动监测系统基本原理本文中的可穿戴运动监测系统建立于仿真运动轨迹的惯性技术的基础上,主要通过运动传感器实现。本系统主要采用了俩种运动传感器:三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器。加速度传感器用来测量运动物体的加速度,作为计算速度和位移的原始数据。陀螺仪用来测量于东物体的角速度,以此确定三维空间中运动物体的加速度传感器的参考坐标系,有利于位移轨迹的计算。1.1 加速度传感器工作原理加速度是表征物体在空间运动本质的一个基本物理量,可以通过测量加速度来测量物体的运动状态。加速度传感器的基本原理可以由图1 说明,其中m 是指方块的质量,k 是弹簧的刚度,c 是
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