基于惯性传感器的运动感知机制研究

发布时间：2023-04-22 05:58

　　随着科技的发展和制造工艺的提升,移动设备迎来了爆炸性的增长。为了满足人们日益增长的各种需求,越来越多的移动设备中配备了各式各样的传感器。惯性传感器是其中的一个典型代表,在智能手机、智能手表以及智能手环等移动设备中都有它的身影。由于其能够捕捉丰富的运动相关信息,基于惯性传感器进行运动感知相关的研究已经形成了一股新的热潮。本文选择了行为识别以及运动追踪这两个切入点,它们同属于运动感知的范畴,都需要通过某些测量手段对目标对象运动过程的信息进行捕捉,获取关于运动的有意义的印象。但是它们的关注点各有侧重,对行为识别而言,关于运动的有意义的印象是运动所属的类别,对运动追踪而言则是运动过程中某些属性的量化描述。具体来讲,本文以人的步态运动识别和刚体的运动追踪作为案例,对基于惯性传感器的运动感知机制进行了研究。首先,本文基于对平地行走和上、下台阶这三类步态运动的研究和分析,提出了一种新型的基于惯性传感器的步态运动识别方法。这种方法提取了基于角度的步态运动相关特征,这种特征受用户体形、行为习惯的影响小,不需要针对特定用户进行训练,能够实现用户无关的识别。在与采用高维频域特征方案的对比中,本文提出的方案能...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 可穿戴计算与运动感知
        1.1.2 惯性传感器与惯性测量单元
        1.1.3 行为识别
        1.1.4 运动追踪
    1.2 研究目的和意义
    1.3 研究工作与主要内容
    1.4 本文的组织结构
第二章 相关工作
    2.1 行为识别
        2.1.1 基于统计特征的行为识别
        2.1.2 基于结构化特征的行为识别
    2.2 运动追踪
        2.2.1 基于可穿戴传感器的运动追踪
        2.2.2 基于可穿戴传感器的运动评估
    2.3 本章小结
第三章 基于惯性传感器的步态运动识别方法
    3.1 设计目标及挑战
    3.2 人体步态运动的研究和分析
        3.2.1 步态运动周期的阶段划分
        3.2.2 步态运动角度特征模型
    3.3 步态运动识别方法整体框架
    3.4 步态运动数据采集与数据预处理
        3.4.1 步态运动数据采集
        3.4.2 数据预处理
    3.5 步态运动识别
        3.5.1 数据转换
        3.5.2 实验观察与分析
        3.5.3 运动相关特征的选择和提取
    3.6 实验分析
        3.6.1 实验设置
        3.6.2 行为识别效果分析
    3.7 本章小结
第四章 基于惯性传感器的刚体运动追踪方法
    4.1 设计目标与挑战
    4.2 刚体运动过程的分析建模
        4.2.1 刚体的表示
        4.2.2 利用平移和旋转进行运动分析
    4.3 系统设计
    4.4 数据预处理
        4.4.1 数据平滑
        4.4.2 参考坐标系转换
        4.4.3 运动关键数据抽取
    4.5 运动追踪
    4.6 刚体上多位置的轨迹还原
    4.7 基于卡尔曼滤波的冗余惯性传感器运动轨迹修正
    4.8 实验分析
        4.8.1 实验场景部署
        4.8.2 性能评估
        4.8.3 案例
    4.9 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
简历与科研成果
致谢



本文编号：3797055