肌电—惯性信息无线采集系统设计

发布时间：2017-10-11 01:36

  本文关键词：肌电—惯性信息无线采集系统设计

  更多相关文章： 肌电信号 惯性传感 无线采集 多平台处理 肌间一致性

【摘要】：随着康复医疗、运动控制、体育科学等领域的不断发展,运动中的肌电信号实时获取及分析技术已经成为研究热点,并逐渐向着便携式、多元化信息采集方向发展。其中,将肌电传感和惯性测量技术相结合,获取运动状态下的多源实时信号,可以实现康复训练和运动监控中的运动姿态分析和状态评价。为此本文设计了无线肌电和惯性信息采集系统,通过完成肌电信号与惯性传感器数据的实时获取、前端硬件信号处理、外部信息同步扩展及便携式多平台数据处理等功能,实现适用于运动状态下的多源信号便携、实时采集。本文具体工作如下:(1)阐述了肌电信号产生机理、基本特点及检测原理,对比分析当前主流肌电采集设备的优势和局限;提出了本文无线肌电和惯性信息采集系统的总体设计方案;介绍了肌电采集模块、惯性传感器模块、无线传输模块的设计原理及系统开发流程。(2)设计了肌电-惯性信息采集系统的硬件部分,针对运动中抗干扰性能的提升及自定义前端滤波处理功能需求,从前置放大电路、滤波电路、电压抬升电路以及电源系统四方面完成肌电信号调理电路设计;从惯性芯片驱动电路和惯性芯片数据通信协议两方面进行九轴惯性信息检测电路设计;对肌电信号调理电路和九轴惯性信息检测电路进行硬件集成。(3)设计了肌电-惯性信息系统的软件部分,通过硬件处理器任务调度、AD-DMA联合采集、串口通信协议实现采集结点软件主要功能;从WiFi网络拓扑结构、数据传输协议、网络参数设置三方面实现无线数据传输网络设计;从PC机数据处理和安卓平台数据接口进行多平台数据接口设计。(4)将无线肌电信息采集系统应用于上肢屈伸运动实验测试中,依靠肌电-惯性信息采集系统有效获取不同上肢运动模式下的两路肌电信号和九轴惯性信息,提取肌间一致性特征、运动方向特征和运动范围特征,分别分析通道间肌电信号耦合关系和上肢运动协调性,并与Delsys肌电采集分析结果进行对比,验证系统采集数据的正确性和合理性。
【关键词】：肌电信号 惯性传感 无线采集 多平台处理 肌间一致性
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2;TN911.7;R318
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题的研究背景的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 肌电采集设备主要分类11-14
• 1.2.2 肌电采集设备关键技术研究现状14-17
• 1.2.3 肌电采集设备存在的问题17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 肌电-惯性信息无线采集系统总体设计20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 肌电信号特点及测试原理20-21
• 2.3 惯性信号特点及测试原理21-23
• 2.4 肌电-惯性信息无线采集系统总体设计23-29
• 2.4.1 采集系统总体方案23-26
• 2.4.2 肌电采集模块设计原理26-28
• 2.4.3 惯性信息采集模块设计原理28
• 2.4.4 无线数据传输模块设计原理28-29
• 2.5 肌电-惯性信息采集系统开发流程29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 肌电-惯性信息无线采集系统硬件设计32-51
• 3.1 引言32
• 3.2 肌电信号调理电路设计32-40
• 3.2.1 前置放大电路32-35
• 3.2.2 滤波电路35-37
• 3.2.3 电压抬升电路37
• 3.2.4 电源系统37-40
• 3.3 惯性信息检测电路设计40-43
• 3.3.1 惯性传感器驱动电路40-42
• 3.3.2 惯性传感器数据协议42-43
• 3.4 肌电-惯性信息采集系统硬件集成43-45
• 3.5 电路性能测试45-49
• 3.5.1 干扰源分析45-46
• 3.5.2 肌电电路仿真分析46-48
• 3.5.3 硬件电路测试分析48-49
• 3.6 本章小结49-51
• 第4章 肌电-惯性信息无线采集系统软件设计51-62
• 4.1 引言51
• 4.2 肌电-惯性信息采集节点软件设计51-53
• 4.2.1 控制器任务调度51-52
• 4.2.2 控制器AD-DMA联合采集52-53
• 4.2.3 采集节点串口数据传输协议53
• 4.3 肌电-惯性信息采集系统WIFI传输网络设计53-58
• 4.3.1 肌电-惯性信息采集节点网络拓扑结构54-55
• 4.3.2 基于WiFi的数据传输协议55-57
• 4.3.3 肌电-惯性信息采集节点网络设置方式57-58
• 4.4 肌电-惯性信息采集系统数据处理软件设计58-61
• 4.4.1 多平台上位机数据处理接口实现58-59
• 4.4.2 PC机平台数据处理软件59-60
• 4.4.3 安卓平台数据接口60-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 系统性能测试及实验研究62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 肌电-惯性信息采集系统性能测试62-65
• 5.2.1 系统数据协议格式62-63
• 5.2.2 对比实验分析63-65
• 5.3 上肢屈伸运动测试实验65-72
• 5.3.1 实验方案及数据采集65-67
• 5.3.2 肌电信号与惯性信息特征提取67-68
• 5.3.3 测试结果分析68-72
• 5.4 本章小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果80-81
• 致谢81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋振平,熊光楠;X光影像仪光采集系统的研制[J];激光杂志;2003年05期

2 刘国萍;王忆勤;郭睿;许朝霞;李福凤;钱鹏;张晓丹;邸丹;;中医心系问诊采集系统初步研制及评价[J];世界科学技术-中医药现代化;2008年05期

3 徐栋君;和卫星;张华;;新型多通道脑电信号采集系统的设计[J];医疗卫生装备;2006年06期

4 王琦;姚爱琴;;基于蓝牙的心肺音采集系统[J];电子测试;2010年01期

5 屈学民,文峻,巨宏博,王斯刚;AT89C2051单片机A/D串行数据采集系统[J];医学信息;2000年11期

6 李正军 ,蒋阅峰 ,杨燕红;心电信号实时采集系统[J];现代仪器使用与维修;1997年04期

7 何史林;陈广飞;应俊;;基于蓝牙技术的生理参数采集系统设计[J];中国医疗设备;2009年04期

8 郝兴海;万峰;解基严;赵鸿;崔仲奇;宋之明;刘强;;内镜血管采集系统与传统切开行桡动脉取材的对比研究[J];中国微创外科杂志;2014年08期

9 朱帆三;;一种用于采集诱发电位的模板法[J];国外医学.生物医学工程分册;1991年06期

10 尤波;周丽娜;黄玲;;实时肌电信号采集系统设计与探究[J];黑龙江大学工程学报;2011年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 宋箭;;表面肌电采集系统及其应用[A];第十一届全国运动生物力学学术交流大会论文汇编（摘要）[C];2006年

2 于海业;李国臣;马成林;;植物电位信号采集系统的开发与应用(英文)[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年

3 李春胜;王恩美;范鑫;王宏;;磁场刺激诱发肌电信号的采集系统[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集（下）[C];2001年

4 詹瑜;;标本数字化管理软件与三维数字模型采集系统[A];博物馆藏品保管学术论文集[C];2004年

5 刘扬;贾海涛;曹丽;;手写动态特征采集系统的设计[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年

6 王鹏;左旺孟;李乃民;张宏志;刘珊;;多路迈向采集系统的设计与实现[A];中国中西医结合学会第六届全国诊断学术会议论文集[C];2012年

7 巫懿;何建平;姜春海;;太钢能源计量采集系统的分析与应用[A];企业计量测试与质量管理——中国科协2005年学术年会论文集[C];2005年

8 赵欣;许春艳;;基于ADS8364和ARM7单片机的导航姿态角采集系统设计[A];第八届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2007年

9 陈锡辉;谢小希;高翠山;聂振东;;MDC模型实验参量采集系统的软件设计[A];第11届全国计算机在现代科学技术领域应用学术会议论文集[C];2003年

10 郑永辉;;一种基于DSP的回波信号实时采集系统设计[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 李岳鹏;民爆物品信息化采集系统获好评[N];中煤地质报;2007年

2 侯利平 汪国民 记者刘领;校安工程采集系统通过国家级校验[N];锦州日报;2010年

3 朱元旦 黄东;大连市建成统计数据网上采集系统[N];中国信息报;2007年

4 通讯员 邹争春 记者 张国圣;交通事故现场信息快速采集系统问世[N];光明日报;2013年

5 中国联通太原市分公司设备维护中心 周毅;浅谈联机计费采集系统的实现[N];山西科技报;2010年

6 ;社会化采集系统倍增效能[N];常州日报;2008年

7 通讯员 张春云　陈爱红;采集系统带来的变化[N];临汾日报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈亮;核素识别算法及数字化能谱采集系统研究[D];清华大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 晁志峰;基于城市快速公交BRT的棋盘式道路能量采集系统及关键技术研究[D];西南交通大学;2015年

2 王旭辉;温室气象要素远程无线采集系统设计与实现[D];电子科技大学;2014年

3 李宇菲;基于DSP的发动机参数采集系统的软件设计与实现[D];西安电子科技大学;2014年

4 陈雯;电信综合告警采集系统的设计与实现[D];电子科技大学;2015年

5 王铧栋;高速模拟采集系统的设计和实现[D];西安电子科技大学;2014年

6 虞潇蓥;基于CPLD的线阵CCD光谱信息采集系统研究[D];南京邮电大学;2015年

7 郭嘉;基于FPGA的无创伤血液成分光谱数据采集系统设计[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年

8 张凯;便携式四导心音采集系统[D];西华大学;2015年

9 刘光晓;流体输送管道泄漏音波信号特性研究[D];中国石油大学(华东);2014年

10 朱倩倩;基于FPGA的耐高压水声采集系统[D];中北大学;2016年

，

本文编号：1009800