[发明专利]一种基于IMU惯性传感器的步态分析装置及其方法

说明书

本发明公开了一种基于IMU惯性传感器的步态分析装置及方法，所述步态分析装置包括主鞋和副鞋，主鞋中设置有第一IMU惯性传感器，用于采集第一只脚的步态数据，副鞋中设置有第二IMU惯性传感器，用于采集第二只脚的步态数据，主鞋和副鞋之间通过蓝牙进行数据交互，主鞋还用于将采集到的第一只脚的步态数据和第二只脚的步态数据上传至数据服务器。本发明所述步态分析装置具有灵巧、方便携带、功耗小、环境适应能力强等优点，测试人员穿上放有IMU惯性传感器的鞋在任意环境下按照正常走路方式行走即可完成步态的测量，为临床医疗和监护提供有效的参考数据。

技术领域

本发明涉及步态分析技术领域，尤其涉及一种基于IMU惯性传感器的步态分析装置及其方法。

背景技术

步态分析是通过对人行走的姿态进行观察和力学等方面的分析，得到一系列关于距离、角度、时间、受力等参数和信号曲线，所以测量和分析人的步态信息在现实生活中有很多应用前景，例如步态分析可以用于预测老年人患认知障碍的可能性以及临床医学中监护病人的康复程度。

目前人体步态的测量和分析有多种方法，传统的临床测量借助卷尺、秒表、量角器等工具记录人体步态信息，这种方法由于人为因素造成的误差比较大，得到的结果误差也比较大，难以准确的应用于实际步态分析。

随着科技进步和发展，基于视频图像技术、压力信息技术、肌电信号技术和声学信号技术的步态分析方法正在兴起并逐步被应用，虽然这些技术在准确性上有了提高，但是只能用于实验室环境，实际操作起来的时间成本和经济成本都比较大，并不适合大范围任意环境的推广使用。

在现有技术中，例如，发明专利申请号201210425490.0公开了步态分析装置包括测量单元，配置为测量对象的运动；判定单元，被配置为基于对象的运动来判定对象开始行走的行走开始时间点；特征量计算部，被配置为当判定了行走开始时间点时，计算在从行走开始时间点开始的预定期间内测量的对象的运动的特征量，该预定期间作为对象的运动不稳定的期间；以及推定单元，被配置为基于特征量推定对象的行走状况。

又例如，专利申请号201610160391.2公开了发明名称为本发明涉及一种步态分析系统及方法。所述步态分析系统包含足部感测单元、膝部感测单元与可携式装置。足部感测单元用以感测压力信息。膝部感测单元用以感测第一与第二膝部三维角度信息。可携式装置用以根据压力信息、第一与第二膝部三维角度信息与反作用力方向模型产生反作用力方向信息，根据压力信息、第一与第二膝部三维角度信息、反作用力方向信息、胫骨长度与膝关节力矩模型产生膝关节力矩，根据压力信息、第一与第二膝部三维角度信息其中一者以及步态模型决定步态信息，根据步态信息、膝关节力矩与步态模型产生步态分析结果。本发明的系统和方法可感测使用者的足部与膝部的压力与角度数据，经过分析产生分析结果与调整建议。

以上发明专利申请涉及的步态分析装置或系统技术解决方案结构复杂，计算比较复杂实用性不尽理想，且未考虑测量单元或感测单元的初始标定误差，因此测量数据不够准确。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种基于IMU惯性传感器的步态分析装置及其方法，将IMU惯性传感器置于鞋的底部，测试人员穿上放有IMU惯性传感器的鞋在任意环境下按照正常走路方式行走即可完成步态的测量，为临床医疗和监护提供有效的参考数据。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于IMU惯性传感器的步态分析装置，包括主鞋和副鞋，所述主鞋中设置有第一IMU惯性传感器，用于采集第一只脚的步态数据，所述副鞋中设置有第二IMU惯性传感器，用于采集第二只脚的步态数据，所述主鞋和所述副鞋之间通过蓝牙进行数据交互，所述主鞋还用于将采集到的第一只脚的步态数据和第二只脚的步态数据上传至数据服务器。