[发明专利]面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测系统、方法及终端

权利要求书

1.一种面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法，其特征在于，所述面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法控制电机产生0.5-80Hz频段内的随机激振信号，惯性传感器采集各安装位置的振动响应，并经过数据采集程序处理后，得到用于评价坐姿人体动态舒适性的传递率。

2.如权利要求1所述的面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法，其特征在于，所述面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法包括以下步骤：

(1)根据受试人体身高、体重以及国家标准估计三个刚体各自的质心位置；

(2)拍摄受试人体侧向投影照，测量刚体质心在传感器动坐标系下相对位置l₁、l₂、l₃；

(3)在数据采集界面输入上述刚体质心相对于传感器安装点的位置矢量l₁、l₂、l₃；

(4)点击电机驱动按钮，开始试验；

(5)待电机运转稳定之后，开始数据采集；

(6)完成数据采集，结束试验，关闭电机。

3.如权利要求2所述的面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法，其特征在于，所述数据采集程序包括坐标变换模块、滤波模块和频域变换模块。

4.如权利要求2所述的面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法，其特征在于，所述数据采集程序将传感器采集到的数据进行分类，分别提取三轴加速度数据、三轴角速度数据和四元数。

5.如权利要求2所述的面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法，其特征在于，所述面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法的四元素通过下式计算方向余弦矩阵，以表征各刚体的姿态变换；

式中，q₀、q₁、q₂和q₃分别表示传感器输出的四元数1W、四元数2X、四元数3Y、四元数4Z。

6.如权利要求2所述的面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法，其特征在于，所述面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法坐标变换模块通过平移或旋转变换，将在传感器安装点测得的加速度、角速度矢量变换到对应的刚体质心位置，且变换后的动坐标x_i、y_i、z_i(i＝1、2、3)坐标轴与动坐标系下的x₀、y₀、z₀轴各自对应；具体如下：

(1)基于刚体空间转动原理，将传感器动坐标系下的响应加速度a₁、a₂、a₃和角速度矢量ω₁、ω₂、ω₃变换到大地定坐标系O(x,y,z)下的表达；

(2)对前述相对位移矢量l₁、l₂、l₃进行二次求导，得到相对加速度矢量；

(3)通过矢量加法运算，将步骤(1)中得到的加速度质量坐标原点平移到各自刚体的质心位置；

(4)再次利用刚体空间转动原理，将定坐标系下的加速度、角速度响应变换到座椅支撑板动坐标系A(x₀,y₀,z₀)下的表达。

7.如权利要求6所述的面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法，其特征在于，变换的具体公式表达如下：

式中，i＝1、2或者3，分别表示三个刚体，且：

滤波模块包含两部分：低通、带通滤波器和限幅滤波器；

频域变换模块则是通过计算振动激励、质心响应的自功率谱密度函数和互功率谱密度函数，获取频域范围内座椅到刚体质心处传递率的幅值比和相位差。

8.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现权利要求1～7任意一项所述的面向动态舒适性人体三维坐姿变动检测方法。