[发明专利]一种携行式肌肉力量双传感滤波高精测量装置设计方法

权利要求书

1.一种携行式肌肉力量双传感滤波高精测量装置设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10，设计适配器固定架、高低调整支架、支架底座与携行式运输箱，组成组合式支架系统；

步骤S20，采用安徽蚌埠DYLY017拉压力传感器与LASCAUX丽景STC拉力传感器、带AD采集通道的STM32单片机与PC端采集软件组成测量计系统；

步骤S30，对采用DYLY017拉压力传感器与LASCAUX丽景STC拉力传感器得到的测量数据，进行数据数据非线性低通滤波处理，剔除异常值，得到低通滤波数据如下：

b₁(1)＝a₁(1)；

Δ₁＝a₁(j-1)-b₁(j-1)，j＞1；

b₁(j)＝b₁(j-1)+f₁T；

b₂(1)＝a₂(1)；

Δ₂＝a₂(j-1)-b₂(j-1)，j＞1；

b₂(j)＝b₂(j-1)+f₂T；

其中a₁为采用DYLY017拉压力传感器测量得到的力量数据，数据长度为i，a₁(j)为第j个数据，其中1≤j≤i；a₂为采用LASCAUX丽景STC拉力传感器测量得到的力量数据，数据长度为i，a₂(j)为第j个数据，其中1≤j≤i；b₁为对上述力量测量数据a₁进行非线性低通滤波处理，滤除测量异常值后得到的数据；其数据长度为i，b₁(j)为第j个数据，其中1≤j≤i；其中k₁、k₂、T与ε₁为滤波时间常数；b₂为对上述力量测量数据a₂进行非线性低通滤波处理，滤除测量异常值后得到的数据；设数据长度为i，b₂(j)为第j个数据，其中1≤j≤i；其中k₃、k₄与ε₂为滤波时间常数；

步骤S40，针对所述的非线性低通滤波后的DYLY017拉压力传感器测量数据与非线性低通滤波后的STC拉压力传感器测量数据，设置误差修正补偿型卡尔曼滤波器的初始值包括：设置初始的DYLY017拉压力传感器的测量置信度为Q(1)，设置初始的STC拉压力传感器的测量置信度为R(1)，其选取为常值，根据两者的精度与可靠性来选取；其次，设置误差修正补偿型卡尔曼滤波的后验方差初始值为P(1)，设置误差修正补偿型卡尔曼滤波的卡尔曼增益初始值为K(1)，上述初始值选取为常值；最后，设置误差修正补偿型卡尔曼滤波器的初始值为c(1)，其计算方式如下：

步骤S50，根据所述的误差修正补偿型卡尔曼滤波器的初始值与拉压力传感器测量数据，通过与卡尔曼滤波器数据进行比较得到误差数据，修正置信度，构建误差补偿修正型卡尔曼滤波器，得到最终的误差修正补偿型滤波力量数据如下：

e₁(i)＝b₁(i)-c(i)；

e₂(i)＝b₂(i)-c(i)；

P_a(i)＝P(i-1)+Q(1)+k₁₁(e₁(i-1))²/(b₁(i-1)-b₂(i-1))²；

K_a(i)＝P_a(i)/(P_a(i)+R(1)+k₂₂(e₂(i-1))²/(b₁(i-1)-b₂(i-1))²)；

c(i)＝b₁(i)+K_a(i)(b₂(i)-b₁(i))；

P(i)＝P_a(i)-P_a(i)K_a(i)；

其中e₁(i)为第一误差数据，e₂(i)第二误差数据，b₁为对所述DYLY017拉压力传感器测量数据a₁进行非线性低通滤波处理后的滤波数据；b₂为对所述STC拉压力传感器测量数据a₂进行非线性低通滤波处理后的滤波数据；c(i)为误差修正补偿型卡尔曼滤波器的输出数据；P_a(i)为滤波器前验方差数据，K_a(i)为误差修正补偿型卡尔曼滤波增益数据，P(i)为滤波器后验方差数据；k₁₁、k₂₂为常值参数；

步骤S60，根据所述的误差修正补偿型卡尔曼滤波器输出的力量测量数据，进行力量曲线绘制，根据上述系统设计，完成颈部力量测试以外，还可实现髋、膝、踝、肩、肘、腕多关节的多种力量测试；同时解算最大力、平均力、爆发力等指标，最后输出测试报告如下：

d_m＝max(c(i)),i＝1,2,3,…,j；

其中c(i)为误差修正补偿型卡尔曼滤波器输出的力量测量数据，d_m为最大力数据，其中max(c(i))函数表示最大值的求解；d_e为平均力数据，其中j函数表示数据的长度；d_b为爆发力数据，ΔT为数据的时间间隔。