基于運(yùn)動信息監(jiān)測的可穿戴系統(tǒng)研究.pdf

1、智能可穿戴設(shè)備的快速發(fā)展為人們生活品質(zhì)的提升提供了便攜、高效的工具，并且隨著健康醫(yī)療逐漸成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，利用可穿戴設(shè)備檢測人體運(yùn)動狀態(tài)和健康指標(biāo)更是研究中焦點(diǎn)問題。借助可穿戴設(shè)備可以方便地獲取和收集各類生物信號，結(jié)合生物機(jī)理和運(yùn)動特征可以進(jìn)一步分析和確定人體狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到檢測的目的。但實(shí)際需求中檢測結(jié)果并不能有效地輔助制定合理的運(yùn)動計(jì)劃以及反映運(yùn)動中身體健康狀況的變化，而且多數(shù)現(xiàn)有的方法僅僅提供了一致標(biāo)準(zhǔn)，沒能反映個性化帶來的差異。

2、因此，如何融合現(xiàn)有運(yùn)動醫(yī)學(xué)的研究成果及其它身體指標(biāo)，為個人提供合理的個性化健康標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)提前規(guī)劃、實(shí)時監(jiān)測的目的成為了智能可穿戴設(shè)備發(fā)展的新方向。
　　本文利用一系列傳感器模塊和控制器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了用于特定場景下人體運(yùn)動和健康指標(biāo)檢測及評價的實(shí)用系統(tǒng)，并通過數(shù)據(jù)分析和處理，結(jié)合運(yùn)動學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，給出了可用于運(yùn)動和健康評估算法，對實(shí)際應(yīng)用有一定的參考意義。本文首先利用對卡路里消耗指標(biāo)來實(shí)時反映運(yùn)動效果，闡述了反映人體健康狀況的常用定

3、量指標(biāo)，明確了卡路里消耗作為運(yùn)動量及健康狀況的度量指標(biāo)的合理性并比較了現(xiàn)有的卡路里消耗分析方法和原理，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于三軸加速度的卡路里消耗檢測模塊。其次結(jié)合局部解剖學(xué)理論，闡明了表面肌電信號的產(chǎn)生機(jī)理和特點(diǎn)以及肌電信號對于衡量手臂動作的運(yùn)動量的有效性，并分析和比較了時域分析、頻域分析、時頻域分析、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的肌電信號分析方法的原理和優(yōu)缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了表面肌電信號數(shù)據(jù)采集模塊，并完成了基于手臂動作的簡易場景下的數(shù)據(jù)采集工作，根據(jù)信號特

4、點(diǎn)設(shè)計(jì)了有效的預(yù)處理方法。通過對表面肌電信號進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?EEMD)、提取相關(guān)特征構(gòu)建反映肌肉疲勞狀況與運(yùn)動量的定量關(guān)系，從而為合理評估運(yùn)動效果和強(qiáng)度提供了明確衡量指標(biāo)。構(gòu)建了基于EEMD的希爾伯特譜分析(EEMD-HHT)分析肌間相干性的模型，從不同層面分析肌電信號特征，并對運(yùn)動過程中的肌肉疲勞特性進(jìn)行估計(jì)。并基于測試數(shù)據(jù)分析研究運(yùn)動過程中sEMG平均瞬時頻率與肌間耦合性特征間的關(guān)聯(lián)規(guī)律，為肌肉疲勞分析提供一種綜合評估方法。最后測