mems惯性数据采集平台的设计及其在跌倒检测中的应用

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1、密级硕士学位论文（全日制工程硕士）题目：MEMS惯性数据采集平台的设计及其在跌倒检测中的应用（英文）：DesignofMEMSinertialdatacollectionplatformanditsapplicationinfalldetection研究生学号:1108520310研究生姓名:宁运琨指导教师姓名、职务:熊显名（研究员）赵国如（副研究员）申请学科门类:工程硕士学科、专业名称:仪器仪表工程提交论文日期:2013年9月论文答辩日期:2013年12月独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研

2、究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为桂林电

3、子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密在____年解密后适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：摘要摘要跌倒是威胁老年人健康和安全的重要因素，老年人的自我保护能力差，一次意外跌倒可能导致老年人身体严重受损甚至死亡，开发有效实用的跌倒检测和防护装置具有极其重要的社会和经济价值，在跌倒检测装置研制成功之前，往往需要利用一定的数采实验设备进行人体运动实验，从而设计出合理的跌倒算法，最后再将其

4、嵌入到跌倒自动检测装置上面。针对跌倒检测阈值判断实验阶段数据采集的需要以及传统数据采集系统中有线方式传输麻烦，分析数据时实时性不强等缺点，本课题设计了一种成本低廉的基于MEMS惯性传感器的数据采集分析平台。系统采用MSP430F2418P作为主控，Nrf905作为射频模块，MPU6000作为MEMS惯性传感器，Mag3110作为地磁场传感器，通过它们的结构组合方案搭建了一个数据采集分析平台。本文设计内容主要包括五部分：第一、能够进行9轴传感器数据（三轴加速度，三轴角速度，三轴地磁场）采集和无线通信的惯性传感器节点设计；第二、能够对数据包和命令

5、进行中转的USB接口无线数传模块的设计；第三、能够进行9轴数据波形显示、回放、可视化分析测量、数据存盘和读取的监控界面的设计；第四、利用惯性数据采集平台进行人体跌倒合加速度阈值的分析和提取；第五、设计满足性能指标的数字低通滤波器，在Matlab中对采集到的单轴加速度信号进行低通滤波处理，推算出同时满足动态和静态特性的倾角数据。在进行人体模拟跌倒或者日常生活行为的人体躯干运动参数无线采集、波形实时观测分析等实验中发现，系统的无线传输可靠稳定，测量数据精度高，最高采样率可达116HZ。监控界面的Access数据库接口和自定义文件存盘、历史波形数据

6、回放等功能调试成功，为跌倒检测算法的设计提供了重要数据来源，所设计的低通滤波器特性良好，可以满足提取重力加速度并求倾角的要求。关键词：VC++；MPU6000；跌倒检测；波形显示IAbstractAbstractFallsarefactorsthreateninghumansafetyandhealth,theoldpeoplehavepoorabilityofself-protection,Itmaycausedeathorthebodyofeldersmaybebadlydamagedduetofallingunexpectedly.fa

7、lldetectionandprotectiondevicesshouldbedevelopedsinceithastheimportantlysocietalsignificanceandremarkablyeconomicvalue,experimentsaboutfallinthesimulationandactivitiesofdailylife(ADL)shouldbedonebymotionparameterscapturesystembeforethedevelopmentofthesedevices,becauseitisan

8、essentialpartofdesigningeffectivealgorithmsoffalldetection.afterthat,thealgorithmi