穿戴式人体姿态监测系统研究和设计

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1、万方数据中图分类号至至三2三UDC62l硕士学位论文学校代码!Q§三三密级公珏穿戴式人体姿态监测系统研究和设计ResearchandDesignofWearableBodyPostureMonitoringSystem作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：陈瑾控制科学与工程无线传感器网络信息科学与工程学院刘少强副教授语文答辩日期兰呈丝筮盟Q答辩委员中南大学二零一四年五月万方数据学位论文原创性声明l岫㈣岫岫洲吣删吣110帅Y2687584本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的

2、研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。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。作者签名：短日期：埤年—工月j翌日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论

3、文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：避导师签名勃毕嘭El期：型竺年—￡月—冱日万方数据穿戴式的人体姿态监测系统研究和设计摘要：人体姿态监测广泛应用于医疗康复、健康监护、影视特效、虚拟现实和自然人机交互等领域。现有人体姿态监测分为非穿戴式和穿戴式两种方式，非穿戴式人体姿态监测系统可以不与使用者接触，也不会影响使用者日常活动，但其监测空间受限，而穿戴式人体姿态监测系统则可以解决这一问题。现有的穿戴式监测系统需要的节点数目多，续航能力弱

4、。因此，设计一种新的通用性强，使用方便的人体监测系统具有重要意义。本文设计了一套使用MEMS传感器的穿戴式人体姿态监测系统，并提出了针对该穿戴式人体姿态的识别算法。首先，针对穿戴式人体姿态监测系统需要多节点的问题，通过简化现有的人体姿态监测模型，建立了上下肢四自由度的人体模型，并据此模型确定了获取模型描述参数的传感器组配方案和监测节点布局方案，进而设计了基于集成加速度、磁力计和气压高度计三种传感器组合的穿戴式人体姿态监测系统的硬件方案，并对传感器进行了检验，以保证其有效性。其次，通过数学分析表明了基于上述四自由度人体模型和

5、五节点组胚测量方案进行姿态识别的可行性，提出了基于本文所设计的系统的人体姿态识别算法。最后，采用所构建的人体姿态监测系统和算法进行了人体特定姿态进行识别测试。实验结果表明该系统实现人体姿态有效监测。图44副，表21个，参考文献60篇。关键词：人体姿态监测；姿态识别；MEMS传感器；穿戴式分类号：TP393万方数据TheResearchandDesignofWearableBodyPostureMonitoringSystemABSTRACT：Bodyposturemonitoringwidelyusedinmedicalr

6、ehabilitation，healthsurveillance，videoeffects，virtualrealityandnaturalhuman—computerinteraction．Existingbodyposturemonitoringcanbedividedintotwoways，non-wearableandwearable．Non-wearablebodyposturemonitoringsystemcanbeusedwhenitisnotcontactwithuser，SOitwillhavenoin

7、fluencetousers’dailylife，butitsmonitoringrangeisconstrained．Wearablebodyposturemonitoringsystemcansolvethisproblemwell．ExistingwearablebodyposturemonitoringsystemneedsSOmanynodes，anditsendurancepowerisverypoor．Therefore，designinganewbodyposturemonitoringsystemwhic

8、hisversatileandhandyisverysignificant．ThisthesishasdesignedawearablebodyposturemonitoringsystemwhichisbasedonMEMSsensors，andproposedanrecognitionalgorit