平衡功能测试与评估系统数据预处理方法研究

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1、２０１７年４月宇航计测技术Ａｐｒ．，２０１７第３７卷第２期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＶｏｌ．３７，Ｎｏ．２文章编号：１０００－７２０２（２０１７）０２－００２２－０４DOI：１０．１２０６０／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－７２０２．２０１７．０２．０５平衡功能测试与评估系统数据预处理方法研究马天亮毛志勇王典蔡萍吉小军（上海交通大学电子信息与电气工程学院仪器科学与技术系动态检测研究室，上海２００２４０）摘要压力中心（ＣＯＰ）测量在评价人体平衡功能的实验

2、中有着广泛的应用，本文介绍了一种基于ＦＰＧＡ的平衡功能测试系统，该系统以ＦＰＧＡ作为控制核心，实现了六个力分量的同步测量，动态测量出被试者压力中心并绘制轨迹。针对高频干扰严重影响测量准确性的问题，对数据预处理中平滑窗的合理设置展开了实验研究。实验结果表明，使用二分之一数据帧长度的均值平滑窗能有效提高轨迹平滑度。基于本系统，采用不同负重的方式进行工效评估，证明本系统能准确评价平衡功能。测量过程中应根据晃动剧烈程度选择动摇轨迹总长度和轨迹包络面积这两个指标作为评价依据。关键词压力中心平衡能力轨迹平滑中图分类

3、号：ＴＨ８２３文献标识码：ＡResearchonDataPreprocessingMethodofBalanceFunctionTestandEvaluationSystemＭＡＴｉａｎ-ｌｉａｎｇＭＡＯＺｈｉ-ｙｏｎｇＷＡＮＧＤｉａｎＣＡＩＰｉｎｇＪＩＸｉａｏ-ｊｕｎ（Ｄｙｎａｍｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｇｒｏｕｐ，ｓｃｈｏｏｌｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４

4、０，Ｃｈｉｎａ）AbstractＩｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｈｕｍａｎｂｏｄｙｂａｌａｎｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅ（ＣＯＰ）ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｋｉｎｄｏｆｂａｌａｎｃｅｆｕｎｃ-ｔｉｏｎｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ．Ａｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ｉｔｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏ

5、ｆｓｉｘｆｏｒｃｅｓｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｙ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅ（ＣＯＰ）ａｎｄｐｌｏｔｔｉｎｇｔｈｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．Ａｉｍｅｄａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｅｒｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｓａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｒｅ-ｓｅａｒｃｈａｂｏｕｔｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｅｔｔｉｎｇｏｆｔｈｅｓｍｏｏｔｈｗｉｎｄｏｗｉｎｄａｔａｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｈａ

6、ｓｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｒｅ-ｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｕｓｉｎｇａｓｍｏｏｔｈｗｉｎｄｏｗｗｈｉｃｈｉｓｈａｌｆｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｄａｔａｆｒａｍｅｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｍｏｏｔｈ-ｎｅｓｓｏｆｔｈｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｈａｓｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｂｅａｒｉｎｇｌｏａｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｉｓｓ

7、ｙｓｔｅｍｃａｎｅｖａｌｕａｔｅｂａｌａｎｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｃ-ｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｄｕｒｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｒａｊｅｃｔｏｒｙａｎｄｔｈｅａｒｅａｏｆｅｎｖｅｌｏｐｅｃｕｒｖｅｓｈｏｕｌｄｂｅｃｈｏｓｅｎｄｅｐｅｎｄｉｎｇｏｎｔｈｅｓｈａｋｉｎｇｉｎｔｅｎｓｉｔｙｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｂａｌａｎｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎ．KeywordsＢａｌａｎｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅＴｒａｊｅｃｔｏｒｙｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ收稿日期：２０１６－０５－２４

8、，修回日期：２０１６－１２－２２基金项目：国家自然科学基金重大项目（６１１９０１２４），国家科技支撑计划重点项目课题（２００９ＢＡＩ７１Ｂ０６）作者简介：马天亮（１９９２－），男，硕士研究生，主要研究方向：压力传感器技术及ＦＰＧＡ的开发。第２期平衡功能测试与评估系统数据预处理方法研究·２３·1引言目前基于压力中心的平衡能力评价方法应用最为广泛，人体压力中心通过测量地反力Fｘ，Fｙ，Fｚ三平衡功能是人体维持身体各种姿势以及在外力个力以及Mｘ，