肌电—惯性信息无线采集系统设计

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目肌电-惯性信息无线采集系统设计作者姓名郝艳彪学位类别工程硕士指导教师谢平教授2016年5月中图分类号：TP391.4学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工程硕士学位论文(应用研究型)肌电-惯性信息无线采集系统设计硕士研究生：郝艳彪导师：谢平教授副导师：王霄高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：仪器仪表工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinInstrumentandMeterEngineeringDESIGNOFWIRELESSACQUISITIONSYSTEM

2、OFEMGANDINERTIALINFORMATIONbyHaoyanbiaoSupervisor:PrefessorXiePingYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《肌电-惯性信息无线采集系统设计》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《肌电-惯性信息无线采集系统

3、设计》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要随着康复医疗、运动控制、体育科学等领域的不断发展，运动中的肌电信号实时获取及分析技术已经成为研究热点，并

4、逐渐向着便携式、多元化信息采集方向发展。其中，将肌电传感和惯性测量技术相结合，获取运动状态下的多源实时信号，可以实现康复训练和运动监控中的运动姿态分析和状态评价。为此本文设计了无线肌电和惯性信息采集系统，通过完成肌电信号与惯性传感器数据的实时获取、前端硬件信号处理、外部信息同步扩展及便携式多平台数据处理等功能，实现适用于运动状态下的多源信号便携、实时采集。本文具体工作如下：(1)阐述了肌电信号产生机理、基本特点及检测原理，对比分析当前主流肌电采集设备的优势和局限；提出了本文无线肌电和惯性信息采集系统的总体设计方案；介绍了肌电采集模块、惯性传感器模块、无线传输模块的设计原理及系统开发流程。(2)

5、设计了肌电-惯性信息采集系统的硬件部分，针对运动中抗干扰性能的提升及自定义前端滤波处理功能需求，从前置放大电路、滤波电路、电压抬升电路以及电源系统四方面完成肌电信号调理电路设计；从惯性芯片驱动电路和惯性芯片数据通信协议两方面进行九轴惯性信息检测电路设计；对肌电信号调理电路和九轴惯性信息检测电路进行硬件集成。(3)设计了肌电-惯性信息系统的软件部分，通过硬件处理器任务调度、AD-DMA联合采集、串口通信协议实现采集结点软件主要功能；从WiFi网络拓扑结构、数据传输协议、网络参数设置三方面实现无线数据传输网络设计；从PC机数据处理和安卓平台数据接口进行多平台数据接口设计。(4)将无线肌电信息采集系

6、统应用于上肢屈伸运动实验测试中，依靠肌电-惯性信息采集系统有效获取不同上肢运动模式下的两路肌电信号和九轴惯性信息，提取肌间一致性特征、运动方向特征和运动范围特征，分别分析通道间肌电信号耦合关系和上肢运动协调性，并与Delsys肌电采集分析结果进行对比，验证系统采集数据的正确性和合理性。关键词：肌电信号；惯性传感；无线采集；多平台处理；肌间一致性-I-AbstractAbstractWiththedevelopmentandapplicationofelectromyography(EMG)signalinRehabilitationengineeringandSportsSciencefiel

7、ds,thereal-timerecordingofEMGDataduringmotionisaresearchfocusthattendstoportabilityanddiversification.thesynchronousacquisitionofEMGdataandinertialinformationcanbeusefultoappliedandpracticalvaluesinfu