人体步态分析的多传感器数据融合研究
| 摘要 | 第1-5页 |
| Abstract | 第5-16页 |
| 主要符号表 | 第16-17页 |
| 1 绪论 | 第17-37页 |
| ·研究背景与意义 | 第17-23页 |
| ·步态分析系统的应用领域 | 第19-22页 |
| ·步态分析的技术特征 | 第22-23页 |
| ·国内外相关工作研究进展 | 第23-34页 |
| ·传统的步态分析方法 | 第24页 |
| ·基于图像与视频信息的步态分析系统 | 第24-26页 |
| ·基于压力信息的步态分析系统 | 第26-27页 |
| ·基于肌电信号分析的步态分析系统 | 第27-28页 |
| ·基于声学信号的步态分析系统 | 第28-29页 |
| ·基于MARG的穿戴式步态分析方案 | 第29-30页 |
| ·基于多传感器融合的步态分析系统 | 第30-34页 |
| ·本文的主要工作和结构安排 | 第34-37页 |
| 2 人体步态分析系统的技术方案 | 第37-59页 |
| ·步态分析系统的相关概念 | 第37-43页 |
| ·人体传感器网络 | 第39-40页 |
| ·空间位置和姿态角的描述 | 第40-42页 |
| ·坐标系变换 | 第42-43页 |
| ·四元数表示法 | 第43-50页 |
| ·求解四元数微分方程 | 第46页 |
| ·梯度下降算法求解最优四元数 | 第46-50页 |
| ·步态分析系统硬件设计与实现 | 第50-55页 |
| ·惯性与磁力测量单元 | 第50-54页 |
| ·传感器物理模型 | 第54-55页 |
| ·步态参数定义 | 第55-58页 |
| ·本章小结 | 第58-59页 |
| 3 传感器对准与误差校正 | 第59-83页 |
| ·前言 | 第59-60页 |
| ·初始姿态计算 | 第60-62页 |
| ·利用加速度传感器计算俯仰角和滚转角 | 第60-61页 |
| ·利用磁力计计算偏航角 | 第61-62页 |
| ·基于轴线对准的传感器坐标系更新 | 第62-66页 |
| ·四元数修正 | 第63-65页 |
| ·数值实验 | 第65页 |
| ·多个传感器对准 | 第65-66页 |
| ·基于数字滤波器的数据融合降噪 | 第66-72页 |
| ·传统卡尔曼滤波降噪 | 第67-68页 |
| ·扩展卡尔曼滤波算法降噪 | 第68-72页 |
| ·3σ准则筛除粗大误差 | 第72-73页 |
| ·MARG传感器参数标定 | 第73-80页 |
| ·传感器灵敏度标定 | 第73-76页 |
| ·加速度计正交误差测试 | 第76-80页 |
| ·Vicon系统校准和零点对准 | 第80-82页 |
| ·系统校准 | 第81页 |
| ·零点对准 | 第81-82页 |
| ·本章小结 | 第82-83页 |
| 4 多层次数据融合计算步态参数 | 第83-109页 |
| ·前言 | 第83-84页 |
| ·单足步态参数计算 | 第84-95页 |
| ·特征层数据融合划分步态时相 | 第84-88页 |
| ·决策层数据融合确定站立相 | 第88-90页 |
| ·矢状面的足角计算 | 第90-92页 |
| ·实测实验 | 第92页 |
| ·足部角度估算精度验证 | 第92-94页 |
| ·通过数值积分计算步速和步长 | 第94-95页 |
| ·双足传感器步态数据融合 | 第95-97页 |
| ·步态参数标准化和对称性分析 | 第97-99页 |
| ·基于动态时间规整的数据层融合 | 第99-101页 |
| ·步行轨迹再现 | 第101-107页 |
| ·步行轨迹推算原理 | 第101-102页 |
| ·室内步行实验结果 | 第102-104页 |
| ·楼梯步行实验结果 | 第104-105页 |
| ·室外步行实验结果和对比 | 第105-107页 |
| ·本章小结 | 第107-109页 |
| 5 下肢运动分析与扩展零速度更新算法 | 第109-133页 |
| ·前言 | 第109-110页 |
| ·特征层融合计算膝关节屈曲角度 | 第110-115页 |
| ·下肢关节角度测量的实际应用 | 第112-115页 |
| ·零速度更新算法的有效性和局限性 | 第115-121页 |
| ·零速度更新算法的有效性 | 第115-118页 |
| ·基于ZUPT和EKF的步长误差研究 | 第118-119页 |
| ·与其他方法对比 | 第119-121页 |
| ·解决零速度更新算法的局限性 | 第121-125页 |
| ·建立人体下肢模型 | 第121-123页 |
| ·使用D-H参数法建模 | 第123-125页 |
| ·基于D-H参数法的扩展零速度更新算法 | 第125-130页 |
| ·误差校正结果分析 | 第128-130页 |
| ·步态分析面临的挑战 | 第130-132页 |
| ·异常步态的算法不适用性问题 | 第130页 |
| ·磁力计的干扰问题 | 第130-131页 |
| ·穿戴式设备的片上计算能力与能耗控制 | 第131-132页 |
| ·本章小结 | 第132-133页 |
| 6 结论与展望 | 第133-137页 |
| ·结论 | 第133-134页 |
| ·创新点 | 第134-135页 |
| ·展望 | 第135-137页 |
| 参考文献 | 第137-147页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第147-149页 |
| 致谢 | 第149-151页 |
| 作者简介 | 第151页 |
