面向人体运动跟踪的IMU/TOA融合定位模型与性能优化研究
| 致谢 | 第4-5页 |
| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 1 引言 | 第12-18页 |
| 1.1 研究背景 | 第12-14页 |
| 1.2 学术贡献 | 第14-17页 |
| 1.2.1 关键科学问题 | 第14-15页 |
| 1.2.2 研究目标 | 第15页 |
| 1.2.3 研究内容 | 第15-17页 |
| 1.3 论文组织 | 第17-18页 |
| 2 人体运动跟踪技术概述 | 第18-40页 |
| 2.1 人体运动跟踪的基本概念 | 第18-19页 |
| 2.2 人体运动跟踪的应用 | 第19-21页 |
| 2.2.1 医疗诊断 | 第20页 |
| 2.2.2 人机交互 | 第20-21页 |
| 2.2.3 运动科学 | 第21页 |
| 2.2.4 娱乐影音 | 第21页 |
| 2.3 人体运动跟踪方法 | 第21-33页 |
| 2.3.1 运动捕捉媒介 | 第21-24页 |
| 2.3.2 性能提升方法 | 第24-31页 |
| 2.3.3 性能评估方法 | 第31-33页 |
| 2.4 人体运动跟踪系统 | 第33-39页 |
| 2.4.1 光学跟踪系统 | 第33-36页 |
| 2.4.2 惯性跟踪系统 | 第36-37页 |
| 2.4.3 外骨骼系统 | 第37-38页 |
| 2.4.4 人体运动跟踪系统比较 | 第38-39页 |
| 2.5 本章小结 | 第39-40页 |
| 3 人体运动跟踪性能评估方法 | 第40-55页 |
| 3.1 IMU/TOA融合人体运动跟踪 | 第41-44页 |
| 3.1.1 问题描述/定义 | 第41-43页 |
| 3.1.2 误差来源 | 第43页 |
| 3.1.3 模型表示 | 第43-44页 |
| 3.2 性能评估方法 | 第44-47页 |
| 3.2.1 测量参量信息矩阵 | 第45页 |
| 3.2.2 状态参量信息矩阵 | 第45-46页 |
| 3.2.3 总体信息矩阵 | 第46-47页 |
| 3.3 空间性能评估与验证 | 第47-50页 |
| 3.3.1 评估方法 | 第47-48页 |
| 3.3.2 场景设置 | 第48页 |
| 3.3.3 性能分析 | 第48-50页 |
| 3.4 时间性能评估与验证 | 第50-54页 |
| 3.4.1 评估方法 | 第50-52页 |
| 3.4.2 场景设置 | 第52页 |
| 3.4.3 性能分析 | 第52-54页 |
| 3.5 本章小结 | 第54-55页 |
| 4 基于IMU/TOA融合的人体运动跟踪模型 | 第55-68页 |
| 4.1 基于D-H方程的人体运动描述 | 第57-60页 |
| 4.1.1 人体结构的描述 | 第57-58页 |
| 4.1.2 全局/局部坐标系定义 | 第58-59页 |
| 4.1.3 D-H方程的参数定义与获取 | 第59-60页 |
| 4.2 人体运动跟踪建模 | 第60-62页 |
| 4.2.1 过程模型定义 | 第60页 |
| 4.2.2 状态转移模型 | 第60-62页 |
| 4.3 模型验证与分析 | 第62-66页 |
| 4.3.1 实验设置 | 第62-63页 |
| 4.3.2 实验结果与分析 | 第63-66页 |
| 4.4 本章小结 | 第66-68页 |
| 5 基于误差估计的人体运动跟踪优化方法 | 第68-81页 |
| 5.1 IMU/TOA融合系统误差约束 | 第70-73页 |
| 5.1.1 问题定义 | 第70-71页 |
| 5.1.2 IMU的椭圆误差约束 | 第71-72页 |
| 5.1.3 TOA的距离误差约束 | 第72-73页 |
| 5.2 基于误差约束估计的最优化方法 | 第73-77页 |
| 5.2.1 基于最小二乘的目标函数 | 第73页 |
| 5.2.2 考虑真实位置的目标函数 | 第73-77页 |
| 5.3 方法验证与分析 | 第77-79页 |
| 5.3.1 实验设置 | 第77页 |
| 5.3.2 结果与分析 | 第77-79页 |
| 5.4 本章小结 | 第79-81页 |
| 6 基于IMU/TOA融合的可穿戴测量平台 | 第81-93页 |
| 6.1 系统整体架构 | 第82-83页 |
| 6.2 硬件平台设计 | 第83-86页 |
| 6.3 软件平台设计 | 第86-90页 |
| 6.3.1 参数配置 | 第87-89页 |
| 6.3.2 数据分析与存储 | 第89页 |
| 6.3.3 实时显示 | 第89-90页 |
| 6.4 平台验证与分析 | 第90-92页 |
| 6.4.1 实时跟踪实验 | 第90-91页 |
| 6.4.2 平台性能比较 | 第91-92页 |
| 6.5 本章小结 | 第92-93页 |
| 7 结论与展望 | 第93-96页 |
| 参考文献 | 第96-111页 |
| 作者简历及在学研究成果 | 第111-115页 |
| 学位论文数据集 | 第115页 |
