基于運動信息監(jiān)測的可穿戴系統(tǒng)研究.pdf

1、智能可穿戴設備的快速發(fā)展為人們生活品質的提升提供了便攜、高效的工具，并且隨著健康醫(yī)療逐漸成為當前的研究熱點，利用可穿戴設備檢測人體運動狀態(tài)和健康指標更是研究中焦點問題。借助可穿戴設備可以方便地獲取和收集各類生物信號，結合生物機理和運動特征可以進一步分析和確定人體狀態(tài)，進而達到檢測的目的。但實際需求中檢測結果并不能有效地輔助制定合理的運動計劃以及反映運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準，沒能反映個性化帶來的差異。

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

3、量指標，明確了卡路里消耗作為運動量及健康狀況的度量指標的合理性并比較了現(xiàn)有的卡路里消耗分析方法和原理，設計并實現(xiàn)了基于三軸加速度的卡路里消耗檢測模塊。其次結合局部解剖學理論，闡明了表面肌電信號的產(chǎn)生機理和特點以及肌電信號對于衡量手臂動作的運動量的有效性，并分析和比較了時域分析、頻域分析、時頻域分析、經(jīng)驗模態(tài)分解的肌電信號分析方法的原理和優(yōu)缺點。設計實現(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、點設計了有效的預處理方法。通過對表面肌電信號進行經(jīng)驗模式分解(EEMD)、提取相關特征構建反映肌肉疲勞狀況與運動量的定量關系，從而為合理評估運動效果和強度提供了明確衡量指標。構建了基于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，并對運動過程中的肌肉疲勞特性進行估計。并基于測試數(shù)據(jù)分析研究運動過程中sEMG平均瞬時頻率與肌間耦合性特征間的關聯(lián)規(guī)律，為肌肉疲勞分析提供一種綜合評估方法。最后測