人体运动信号的无线采集与实时分析系统技术方案

人体运动信号的无线采集与实时分析系统，包括信息采集单元、信息传输单元和信息处理单元，所述信息采集单元设置在人体上，所述信息传输单元包括设置在人体上的Zigbee子节点和远端上位机的Zigbee主节点，所述信息处理单元包括设置在人体上的MSP430单片机、485芯片以及远端上位机、与远端上位机相连的计算机。所述信息处理单元所采集的信号交给MSP430单片机和485芯片处理，经过处理的信号通过485总线的形式和带有485接口的Zigbee子节点连接，Zigbee子节点将信号传输给Zigbee主节点，远端上位机对信号进行解算与实施图形化显示，并与计算机相连由计算机对信号做进一步处理。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】人体运动信号的无线采集与实时分析系统，包括信息采集单元、信息传输单元和信息处理单元，所述信息采集单元设置在人体上，所述信息传输单元包括设置在人体上的Zigbee子节点和远端上位机的Zigbee主节点，所述信息处理单元包括设置在人体上的MSP430单片机、485芯片以及远端上位机、与远端上位机相连的计算机。所述信息处理单元所采集的信号交给MSP430单片机和485芯片处理，经过处理的信号通过485总线的形式和带有485接口的Zigbee子节点连接，Zigbee子节点将信号传输给Zigbee主节点，远端上位机对信号进行解算与实施图形化显示，并与计算机相连由计算机对信号做进一步处理。【专利说明】人体运动信号的无线采集与实时分析系统
本技术涉及一种人体运动信号的无线采集与实时分析系统。
技术介绍
人体步态分析系统提供了人体在运动时的空间轨迹和受力情况，为运动员的训 练、运动姿态分析等提供分析数据；同时人体的生理功能、疾病、甚至精神状态等各种因素 都会不同程度地影响人体的步态，有关人体步态的研究分析能够为人工假肢、康复医学提 供理论依据；因此，研究人体多关节运动信息的获取和足底压力对于步态分析、康复医疗、 临床医学均具有积极意义和重要价值。而目前国内对步态行走和震颤的研究相对落后，因 此本装置的开发和应用具有重要意义。
技术实现思路
为实现实时地获取人体的步态信息，本技术提供了一种可实现人体运动信号 的无线采集与实时分析系统，可实现对各个关节运动信息的无线采集，并在上位机即刻处 理与显示；可准确、清晰地获取人体的步态信息，为相关应用提供技术数据支持。 本技术的技术原理是：人体下肢可看成一个四构件六自由度的刚体系统，它 包括三个方向上的直线运动，三个旋转轴的旋转运动。直线运动能够用线位移、线速率、线 加速度来表述，旋转运动能够用角位移、角速率、角加速度来表述。 人体多关节运动信息采集装置在硬件设计上要满足以下几个要点：（1)加速度传 感器、地磁传感器和角速率传感器具有高精度的采样；（2)抑制系统内的各种噪声干扰，t匕 如传感器噪声和电源噪声等；(3)多关节信号采集，应采用总线形式传递。（4)测量人体步 态行走，便于携带采用无线传输。 本技术的技术方案如下。 人体运动信号的无线采集与实时分析系统，包括信息采集单元、信息传输单元和 信息处理单元，所述信息采集单元设置在人体上，所述信息传输单元包括设置在人体上的 Zigbee子节点和远端上位机的Zigbee主节点，所述信息处理单元包括设置在人体上的 MSP430单片机、485芯片以及远端上位机、与远端上位机相连的计算机。所述信息处理单元 所采集的信号交给MSP430单片机和485芯片处理，经过处理的信号通过485总线的形式和 带有485接口的Zigbee子节点连接，人体上的Zigbee子节点将信号传输给远端上位机的 Zigbee主节点，远端上位机对信号进行解算与实施图形化显示，并与计算机相连由计算机 对信号做进一步处理。 进一步地，所述信息采集单元包括位移信息采集模块和生理信息采集模块。 进一步地，所述位移信息采集模块包括加速度计、陀螺仪和地磁传感器。 进一步地，所述生理信息采集模块包括心率传感器、血压传感器、肌肉电位传感 器。 进一步地，设置在人体同一个部位的信息采集单元、MSP430单片机、485芯片和 Zigbee子节点集成在一块电路板，形成一个测量节点。 本技术的有益效果是，可以实时利用加速度传感器、陀螺仪、地磁传感器对人 体的运动信号如运动速度、加速度、地磁信号等信号进行采集与分析，通过Zigbee无线通 讯技术对数据进行无线传输，同时上位机对信号进行解算与实施图形化显示，携带方便，实 时性好，可为相关领域的应用提供技术数据支持。 实现了用综合同步方法采集同时发生的各种人体体质数据（如：心率、肌电等参 数）、各种人体运动数据（如：速度、加速度、位移、力值、时间等参数）；用系统控制操作软 件即时合成存储；用实时直播和回放2种模式播放用综合同步方法采集的各种人体体质数 据（如：心率、肌电、脑电等参数）、各种人体运动数据（如：速度、加速度、位移、力值等参 数） 【专利附图】【附图说明】 图1是人体携带测量节点的侧面图。 图2是人体携带测量节点的正面图。 图3是基于zigbee技术数据的无线传输网络示意图。 图4是本技术所提供的人体运动信号的无线采集与实时分析系统功能流程 框图。 附图标记：1.上肢肩关节测量节点一，2.上肢肘关节测量节点一，3.下肢胯关节 测量节点一，4.下肢膝关节测量节点一，5.上肢肩关节测量节点二，6.上肢肘关节测量节 点二，7.下肢胯关节测量节点二，8.下肢膝关节测量节点二，9. Zigbee子节点，10. Zigbee 主节点，11.远端上位机。 【具体实施方式】 下面结合附图对本技术做进一步说明。 人体运动信号的无线采集与实时分析系统，包括信息采集单元、信息传输单元和 信息处理单元，所述信息采集单元设置在人体上，所述信息传输单元包括设置在人体上的 Zigbee子节点和远端上位机的Zigbee主节点，所述信息处理单元包括设置在人体上的 MSP430单片机、485芯片以及远端上位机、与远端上位机相连的计算机。所述信息处理单元 所采集的信号交给MSP430单片机和485芯片处理，经过处理的信号通过485总线的形式和 带有485接口的Zigbee子节点连接，人体上的Zigbee子节点将信号传输给远端上位机的 Zigbee主节点，远端上位机对信号进行解算与实施图形化显示，并与计算机相连由计算机 对信号做进一步处理。所述信息采集单元包括位移信息采集模块和生理信息采集模块。所 述位移信息采集模块包括加速度计、陀螺仪和地磁传感器。所述生理信息采集模块包括心 率传感器、血压传感器、肌肉电位传感器。设置在人体同一个部位的信息采集单元、MSP430 单片机、485芯片和Zigbee子节点集成在一块电路板，形成一个测量节点。 在图1中，在人体上肢下肢各主要运动关节布置8个独立的测量节点，各测量节点 包括加速度传感器、陀螺仪、地磁传感器以及其他信号采集模块、MSP430单片机、485芯片 和Zigbee子节点，各测量节点通过独立的电源供电，可独立工作。 在图2中，展现的是人体携带后的正面示意图，图中可看出，各测量节点独立分 布，人体携带方便，不影响人体运动。 在图3中，系统利用Zigbee无线传输技术进行组网，各子节点具有自己独立的发 射模块，在接收端利用与上位机连接的Zigbee主节点进行数据接收，上位机内的解算程序 对实时传输的数据进行解算进行图形化显示。 在图4中，系统下位机采用MSP430单片机进行传感器数据的采集，同时利用抗干 扰能力和组网能力强的485信号进行传输，基于Zigbee无线通讯协议实现下位机与上位机 之间的通讯，上位机通过解算程序数据信号进行解算及图像化显示。【权利要求】1. 人体运动信号的无线采集与实时分析系统，其特征在于，包括信息采集单元、信息传 输单元和信息处理单本文档来自技高网...

【技术保护点】
人体运动信号的无线采集与实时分析系统，其特征在于，包括信息采集单元、信息传输单元和信息处理单元，所述信息采集单元设置在人体上，所述信息传输单元包括设置在人体上的Zigbee子节点和远端上位机的Zigbee主节点，所述信息处理单元包括设置在人体上的MSP430单片机、485芯片以及远端上位机、与远端上位机相连的计算机，所述信息采集单元包括位移信息采集模块和生理信息采集模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：向馗，王士涛，李宁，唐志伟，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42