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利用单加速度传感器进行行走距离估算(2010年)

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简介:
本文提出了一种基于单加速度传感器的数据处理方法,用于准确估算人体行走距离,为步态分析和智能穿戴设备提供了新的技术手段。 针对行走距离估计问题,提出了一种基于单个三轴加速度传感器的方法。将该传感器固定在步行者的小腿上,根据腿部的状态(静止或运动)对连续的加速度值进行分步处理,并通过重积分计算出处于运动状态下的加速度值得到行走的距离。在此基础上,引入了自适应分步法,在原有阈值分步方法的基础上进行了改进。这种新的方法可以根据步行者的当前行走状态(如步速、姿态等)动态调整分步参数。 实验数据显示,采用自适应分步法后,初始阈值的影响较小,并且具有较好的鲁棒性。其平均分步误差为1步,在近匀速运动和变速运动情况下,距离估计的平均误差分别为15.18% 和22.34%,而传统的阈值分步方法在相同条件下的平均距离误差则更高一些。

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客服
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  • 2010
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    本文提出了一种基于单加速度传感器的数据处理方法,用于准确估算人体行走距离,为步态分析和智能穿戴设备提供了新的技术手段。 针对行走距离估计问题,提出了一种基于单个三轴加速度传感器的方法。将该传感器固定在步行者的小腿上,根据腿部的状态(静止或运动)对连续的加速度值进行分步处理,并通过重积分计算出处于运动状态下的加速度值得到行走的距离。在此基础上,引入了自适应分步法,在原有阈值分步方法的基础上进行了改进。这种新的方法可以根据步行者的当前行走状态(如步速、姿态等)动态调整分步参数。 实验数据显示,采用自适应分步法后,初始阈值的影响较小,并且具有较好的鲁棒性。其平均分步误差为1步,在近匀速运动和变速运动情况下,距离估计的平均误差分别为15.18% 和22.34%,而传统的阈值分步方法在相同条件下的平均距离误差则更高一些。
  • 三轴手势识别
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  • 人体运动模式识别
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  • 倾角测量
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    本研究探讨了利用加速度传感器实现角度测量的技术方法,分析其在不同应用场景中的精度和可靠性。通过实验验证了该技术的有效性与广泛应用潜力。 ### 利用加速度传感器测量倾角 #### 知识点概述 本段落主要讨论如何利用基于热交换原理的双轴加速度传感器来测量倾角。这种类型的加速度传感器广泛应用于移动设备的位置感知、汽车安全系统以及工业自动化等领域。 #### 加速度传感器原理及特性 基于热交换原理的双轴加速度传感器具有以下特点: - **低成本**:相较于其他类型,此类传感器成本较低。 - **线性度良好**:输出与输入之间呈现良好的线性关系,便于数据处理。 - **内置信号处理电路**:集成内部信号处理器减少外部硬件需求,并简化系统设计。 - **体积小巧**:适合空间受限的应用场景中使用。 - **集成温度传感器**:能够监测工作环境的温度变化,有助于提高系统的稳定性和可靠性。 #### 恒定加速度与重力加速度 加速度传感器可以检测恒定或变化中的加速度。在测量倾角时,地球表面物体静止状态下的重力加速度是关键因素之一。此时,传感器敏感轴和垂直方向的夹角即为所需测得的倾角。 #### 测量倾角的方法 根据双轴加速度传感器在PCB板上的安装位置不同,有以下两种测量方法: 1. **水平放置**: - 在±60°范围内,可以利用X轴和Y轴方向输出计算两个方向的倾角。 - 计算公式为:\[ \alpha = \sin^{-1}\left(\frac{A_x}{g}\right), \beta = \sin^{-1}\left(\frac{A_y}{g}\right) \] 其中,\( A_x, A_y \) 分别代表沿X轴和Y轴方向的加速度输出值,\( g \) 为重力加速度(约为9.8 m/s²)。 - 当倾斜角度接近90°时,传感器将变得不灵敏。 2. **垂直放置**: - 若要测量大于90°的角度,则可以通过X轴和Y轴的加速度输出信号在0~360°范围内获得较好的分辨率。 - 计算公式为:\[ \gamma = \tan^{-1}\left(\frac{A_y}{A_x}\right) \] 其中,\( A_x, A_y \) 的定义同上。 #### 线性近似及其误差分析 为了简化计算过程,在一些特定应用场景下可以采用线性近似的公式来估算倾角。该公式的表达式为:\[ \alpha = k \cdot A_x, \beta = k \cdot A_y \] 其中,\( k \) 代表比例系数。 以下是不同倾角范围内的最大误差表: | 倾角范围 | \( K (\text{degree} / g) \) | 最大误差(度) | | --- | --- | --- | | ±10° | 57.50 | ±0.02 | | ±20° | 58.16 | ±0.16 | | ±30° | 59.40 | ±0.48 | | ±40° | 60.47 | ±1.13 | | ±50° | 62.35 | ±2.24 | #### 微控制器的应用 在实际应用中,通常使用微控制器来处理加速度传感器输出信号,并通过软件算法计算倾角。对于8位的微处理器来说,由于其有限的处理能力,一般采用查表法或数学近似方法(如泰勒展开、多项式逼近等)进行三角函数逆运算。 #### 总结 利用基于热交换原理的双轴加速度传感器测量倾角是一种实用且经济高效的方法。通过合理选择安装位置并使用适当的计算方法可以有效提高测量精度,结合微控制器和软件算法的应用可以在各种应用场景中实现精确的倾角测量。
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    本项目介绍如何使用霍尔传感器精确测量旋转速度。通过感应磁场变化,霍尔传感器能有效检测齿轮或磁性轮上的信号,实现非接触式转速监测。 霍尔传感器测速并通过LCD显示。 ```cpp #include // 定义单片机内部专用寄存器 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int // 数据类型的宏定义 uchar code LK[10] = {0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8, 0x80, 0x90}; // 数码管字型码,表示数字从0到9 uchar LK1[4] = {0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7}; // 表示位选码 uint z; uint counter; // 定义无符号整型全局变量 ```
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    本项目旨在开发一种创新的距离测算技术,通过集成于设备中的加速度传感器精确捕捉用户的步频和步长数据,以此计算行走或跑步过程中的总距离。该方法无需GPS支持,在室内及信号不佳区域同样适用,为用户提供更准确、更便捷的运动监测体验。 本段落档详细介绍了加速度传感器的工作原理,并阐述了如何利用从加速度传感器获取的步频数据来计算行走的距离及速度。
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    本研究提出了一种基于加速度传感器的人体跌倒检测方法,通过分析人体运动数据来准确识别跌落事件,旨在提升老年人和行动不便人群的生活安全。 针对人体跌倒检测阈值算法因设定不当导致的检测精度下降问题,本段落采用支持向量机方法来确定跌倒检测的阈值大小。通过从加速度传感器中获取的人体运动信号,提取合加速度及倾角作为分类特征,并根据人在跌倒过程中经历的失重、撞击地面和平稳三个阶段,建立基于阈值的跌倒检测模型。实验结果显示,采用支持向量机方法设定阈值的效果优于人工方法等对比算法,表明该方法能有效识别人体跌倒事件。
  • 基于飞机测量值
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    本研究提出了一种算法,用于从飞机的距离测量数据中精确估算目标物的距离、相对速度和加速度,提升导航及避障能力。 定义了距离、径向速度和径向加速度。主要完成以下仿真:⑴ 假设一个目标的真实运动轨迹,并以50ms为间隔构建一组观测数据。⑵ 画出目标真实运动轨迹和估计轨迹。⑶ 画出目标预测和更新的位置、速度、加速度方差。
  • 二维快法:法计图-MATLAB开发
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    本项目利用深度学习框架PyTorch构建模型,致力于面部图像中的人的年龄估计。通过训练大规模人脸数据集,实现高精度的年龄预测功能。 使用PyTorch训练一个完全连接的网络来根据人脸图像估算年龄。该模型基于5000张样本图像进行训练。可以通过命令行运行脚本: ```shell python3 age_est.py 输入图像路径 ``` 或者,为了避免出现警告消息,可以添加`-Wignore`参数: ```shell python3 -W ignore age_est.py 输入图像路径 ``` 例如,在测试一个名为`../test.jpg`的图片时,输出为:预计年龄:27.7。这张照片是在法国赢得1998年FIFA世界杯之后拍摄的,当时齐达内大约26岁,并与奖杯合影。该模型对这张图像的估计年龄是27.7。