近年來,隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高,便攜式健康監(jiān)測設備得到快速發(fā)展且需求量顯著提升。臺階試驗是一項在全球廣泛使用的運動負荷試驗,通過該試驗得到的評定指數(shù)可以反映受測人員的心血管系統(tǒng)機能狀況。臺階試驗已在我國體育部門和學校體育中廣泛應用,是《學生體質(zhì)健康標準》測試內(nèi)容中的重要一項。然而目前市場上的臺階試驗測試儀卻沒能實現(xiàn)整個測試過程的自動化,人工監(jiān)測導致臺階試驗難以實施,并且測試結(jié)果的準確度低�；谏鲜龅谋尘�,本文設計實現(xiàn)一種便攜式臺階試驗測試儀。通過分析測試儀需要實現(xiàn)的功能,設計系統(tǒng)的實現(xiàn)方案,著重分析比較運動模式識別算法,以確定上下臺階運動的識別監(jiān)測方法。以STM32F103為核心處理單元,MPU6050為運動數(shù)據(jù)采集模塊,并配合光電式脈搏傳感器模塊、外接鍵盤、藍牙模塊等搭建了系統(tǒng)的硬件平臺。將采集到的加速度數(shù)據(jù)通過預處理后,用于臺階運動的閾值判決,其中閾值的大小根據(jù)測試儀實際佩戴過程中的傾斜角度進行自適應地調(diào)整,而傾斜角度利用四元數(shù)進行姿態(tài)解算來獲取。測試儀最終將測試結(jié)果通過藍牙模塊發(fā)送到PC端,并保存到數(shù)據(jù)庫中。PC端開發(fā)了一個臺階試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),該系統(tǒng)具有簡潔的人機交互界面,... 

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究的主要內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
第二章 便攜式臺階試驗測試儀的方案設計
    2.1 臺階試驗步驟及測試要求
    2.2 運動識別方法比較與算法設計
        2.2.1 運動識別方法的比較
        2.2.2 運動識別算法的設計
    2.3 系統(tǒng)方案設計
    2.4 本章小結(jié)
第三章 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)
    3.1 系統(tǒng)硬件組成
    3.2 傳感器模塊的設計
        3.2.1 慣性傳感器模塊設計
        3.2.2 脈搏傳感器模塊設計
    3.3 其他外圍器件的設計
        3.3.1 外接鍵盤設計
        3.3.2 無線通信模塊設計
    3.4 本章小結(jié)
第四章 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)
    4.1 運動數(shù)據(jù)的采集與發(fā)送
    4.2 噪聲分析與數(shù)據(jù)處理
        4.2.1 傳感器的校正
        4.2.2 去除重力加速度的影響
        4.2.3 噪聲對判決算法的影響分析
    4.3 測試儀傾角的測量
    4.4 臺階運動的識別監(jiān)測
        4.4.1 利用臺階運動的特征改進判決算法
        4.4.2 自適應閾值的選取
        4.4.3 臺階運動的監(jiān)測過程
    4.5 脈搏的計數(shù)
    4.6 鍵盤輸入算法的設計
    4.7 數(shù)據(jù)的藍牙發(fā)送與幀格式
    4.8 本章小結(jié)
第五章 臺階試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
    5.1 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功能介紹
        5.1.1 串口數(shù)據(jù)的接收
        5.1.2 數(shù)據(jù)庫的連接
        5.1.3 生成數(shù)據(jù)分析報表
    5.2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法
    5.3 本章小結(jié)
第六章 系統(tǒng)的測試與改進
    6.1 測試方法及結(jié)果
    6.2 測試結(jié)果分析
    6.3 系統(tǒng)優(yōu)化方案
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 論文工作總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于三軸加速度傳感器的自適應計步器的實現(xiàn)[J]. 晏勇,雷航,周相兵,梁潘.  東北師大學報(自然科學版). 2016(03)
[2]基于Android的人體運動計步器系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 胡東旭,蔡文超.  電腦知識與技術(shù). 2016(15)
[3]基于多傳感器信息融合的機器人姿態(tài)測量系統(tǒng)[J]. 楊丹,劉小平,胡凌燕.  計算機工程與設計. 2016(06)
[4]基于四元數(shù)的低成本姿態(tài)測量系統(tǒng)設計[J]. 陳建翔,萬子敬,王向軍.  傳感技術(shù)學報. 2016(05)
[5]基于三軸加速度傳感器的人體運動識別[J]. 李鋒,潘敬奎.  計算機研究與發(fā)展. 2016(03)
[6]臺階試驗負荷誤差控制的初步研究[J]. 蘇宇.  當代體育科技. 2015(28)
[7]基于四元數(shù)改進型互補濾波的MEMS姿態(tài)解算[J]. 陳孟元,謝義建,陳躍東.  電子測量與儀器學報. 2015(09)
[8]可穿戴及便攜式設備在健康醫(yī)療領(lǐng)域的應用分析[J]. 壽文卉,王義,王博,周賢波,許利群.  互聯(lián)網(wǎng)天地. 2015(08)
[9]基于四元數(shù)解算陀螺儀姿態(tài)角算法的實現(xiàn)[J]. 關(guān)越魏,何波賢,于仁清,丁廣威.  電腦編程技巧與維護. 2015(09)
[10]基于加速度傳感器的放置方式和位置無關(guān)運動識別[J]. 侯倉健,陳嶺,呂明琪,陳根才.  計算機科學. 2014(10)

碩士論文
[1]基于三軸加速度傳感器的老年人跌倒監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)[D]. 閆俊澤.哈爾濱工業(yè)大學 2012



本文編號：3720354