基于BLE的運(yùn)動監(jiān)測系統(tǒng)若干關(guān)鍵問題研究.pdf

1、可穿戴式運(yùn)動監(jiān)測系統(tǒng)是當(dāng)下的研究熱點(diǎn)，科技公司和國內(nèi)外學(xué)者在該領(lǐng)域做了大量工作，并已推出一些知名產(chǎn)品。但是，如今的研究成果和已有產(chǎn)品，在信號處理、運(yùn)動狀態(tài)識別等方面還存在很多缺陷，精確度也參差不齊，而且研究方法較為局限，產(chǎn)品的營銷因素遠(yuǎn)大于技術(shù)因素。因此，該技術(shù)領(lǐng)域還處于探索階段，并沒有完全成熟的解決方案。
　　本文以運(yùn)動監(jiān)測系統(tǒng)的傳感子系統(tǒng)為研究對象，采用低功耗藍(lán)牙（BLE）作為通信方式，設(shè)計(jì)帶有加速度傳感器的傳感設(shè)備。根據(jù)數(shù)據(jù)

2、分析和實(shí)際條件，對運(yùn)動監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)中涉及到的算法、研究方法、軟硬件設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容進(jìn)行深入研究，主要內(nèi)容包含以下幾個(gè)方面：
　?。?）提出一種結(jié)合仿真結(jié)果的數(shù)字濾波器在可穿戴設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的方法。根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)了適用于運(yùn)動監(jiān)測的數(shù)字濾波器，濾波后能夠獲得平滑、易于處理的信號波形，排除信號毛刺的影響。
　?。?）提出一種多閾值-峰值計(jì)步算法，并建立運(yùn)動狀態(tài)機(jī)模型。根據(jù)步行中軀干運(yùn)動和手臂擺動加速度的周期性變化，提取特征值，進(jìn)行

3、步伐檢測和步態(tài)判別，并排除外界加速度干擾的影響。然后編寫Matlab仿真程序進(jìn)行驗(yàn)證。狀態(tài)機(jī)采用嵌套式結(jié)構(gòu)，分為母狀態(tài)和子狀態(tài)兩層，并標(biāo)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件。
　?。?）提出一種基于 SVM分類算法的特征參數(shù)有效性的驗(yàn)證方法，并以本次設(shè)計(jì)選取的特征參數(shù)為例，進(jìn)行方法的介紹，通過對仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，討論本次設(shè)計(jì)中特征參數(shù)在運(yùn)動監(jiān)測算法中的作用和有效性。此外，也通過分類預(yù)測結(jié)果對運(yùn)動監(jiān)測算法提供改進(jìn)意見。
　?。?）完成運(yùn)動監(jiān)測應(yīng)用

4、軟件的實(shí)現(xiàn)。在BLE協(xié)議棧的應(yīng)用層上，結(jié)合操作系統(tǒng)抽象層（OSAL）的運(yùn)行機(jī)制，采用分步執(zhí)行和狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方式，在傳感設(shè)備上完成計(jì)步算法和運(yùn)動狀態(tài)機(jī)的程序設(shè)計(jì)。
　?。?）完成運(yùn)動監(jiān)測應(yīng)用規(guī)范的設(shè)計(jì)。在 BLE協(xié)議棧中定義運(yùn)動監(jiān)測服務(wù)，對該服務(wù)中的特性及特性屬性做出規(guī)范，保證傳感設(shè)備和智能終端對運(yùn)動監(jiān)測服務(wù)具有統(tǒng)一的理解。
　?。?）采用本系統(tǒng)與其他兩款知名智能腕帶產(chǎn)品進(jìn)行對比測試，以驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的運(yùn)動監(jiān)測系統(tǒng)的性能。證明了該