[发明专利]基于惯性传感器信息融合的人体步态采集分析系统及方法

摘要

基于惯性传感器信息融合的人体步态采集分析系统及方法，系统包括至少2片IMU传感器、2片三轴加速度计传感器、控制器、上位机；其中两片相同的IMU传感器安装在人体至少一侧的大、小腿上，且保证同轴同向安置于大腿和小腿外侧位置，用于将其敏感到的大、小腿肢段的加速度、角速度信息传输至控制器；两片相同的加速度计传感器同轴同向安置于一块条形钢板上，且保证传感器敏感轴x轴方向平行于钢板长边、敏感轴y轴方向平行于钢板短边，并将条形钢板安装在腰部后背中心位置，且保证钢板长边与人体脊柱方向相平行并记录安装位置到髋关节转轴距离，用于敏感人体腰部脊柱方向的加速度信息并传输至控制器；控制器与上位机完成对不同步态进行分类并进行步态预测。

主权项

基于惯性传感器信息融合的人体步态采集分析系统，其特征在于：包括至少2片IMU传感器、2片三轴加速度计传感器、控制器、上位机；其中两片相同的IMU传感器安装在人体至少一侧的大、小腿上，且保证同轴同向安置于大腿和小腿外侧位置，用于将其敏感到的大、小腿肢段的加速度、角速度信息传输至控制器；两片相同的加速度计传感器同轴同向安置于一块条形固定板上，且保证传感器敏感轴x轴方向平行于固定板长边、敏感轴z轴方向平行于固定板短边，并将条形固定板安装在腰部后背中心位置，且保证固定板长边与人体脊柱方向相平行并记录安装位置到髋关节转轴距离，用于敏感人体腰部脊柱方向的加速度信息并传输至控制器；控制器根据接收到的大、小腿肢段的加速度、角速度信息得到膝关节角度信息传输至上位机，根据接收的人体腰部脊柱方向的加速度信息进行差分运算，得到人体腰部的姿态信息传输至上位机；上位机根据接收到的膝关节角度信息结合穿戴者腿长得到穿戴者步频与步长信息，再根据腰部姿态信息结合腰部加速度计传感器安装位置信息得到穿戴者步频与步长信息，根据这两种步频与步长信息确定最终穿戴者更可靠的步态信息并存储；步态信息存储完成后，根据每一时刻的步态信息，对不同步态进行分类；最后根据当前时刻步态数据和之前时刻步态信息，建立人体步态预测模型，进行步态预测。