[发明专利]基于Wi-Fi的多通道表面肌电信号采集系统及处理方法

权利要求书

1.一种基于Wi-Fi的多通道表面肌电信号采集系统，其特征在于，包括：

表面肌电极，用于获取皮肤表面含有表面肌电信号的原始信号；

前置放大器，与所述表面肌电极连接，用于放大所述原始信号，得到放大后的原始信号；

陷波器，与所述前置放大器连接，用于去除所述放大后原始信号中的电磁干扰信号；

带通滤波器，与所述陷波器连接，用于消除所述放大后的原始信号中除表面肌电信号以外的信号，得到第一处理信号；

末级放大器，与所述带通滤波器连接，用于对所述第一处理信号增益和电平抬升，得到第二处理信号；

模数转换模块，与所述末级放大器连接，用于对所述第二处理信号模数转换，采样得到原始离散肌电信号序列；

无线通信模块，与所述模数转换模块连接，用于将所述原始离散肌电信号序列通过Wi-Fi无线网传输至处理平台。 

2.根据权利要求1所述基于Wi-Fi的多通道表面肌电信号采集系统，其特征在于：所述前置放大器为AD8295仪用放大器组成的26dB前级增益，所述陷波器为所述AD8295仪用放大器的后级运放组成的50Hz有源滤波器。

3.根据权利要求1所述基于Wi-Fi的多通道表面肌电信号采集系统，其特征在于：所述带通滤波器为20Hz~500Hz带通滤波器。

4.根据权利要求1所述基于Wi-Fi的多通道表面肌电信号采集系统，其特征在于：所述末级放大器为LMV324AD运算放大器。

5.根据权利要求1所述基于Wi-Fi的多通道表面肌电信号采集系统，其特征在于，所述无线通信模块包括：

STM32F103RCT6型单片机，用于完成802.11、TCP/IP协议栈和802.11控制器驱动程序，并控制发出所述原始离散肌电信号序列；以及

WM631模组，与所述STM32F103RCT6型单片机连接，接收所述原始离散肌电信号序列并通过Wi-Fi传出。 

6.根据权利要求5所述基于Wi-Fi的多通道表面肌电信号采集系统，其特征在于：所述模数转换模块采用STM32F103RCT6型单片机内部的ADC模块实现。

7.一种对权利要求1所述采集系统所采集表面肌电信号的处理方法，其特征在于，包括：

所述处理平台提取人体运动在皮肤表面处产生的原始离散肌电信号序列的AR系数作为人体运动方向特征，组成待识别动作的特征向量μ；将原始离散肌电信号的均方根值和人体运动实际作用力大小的样本共同组成作用力预测模型的训练样本ν；

将所述特征值μ和训练样本ν分别输入C-SVM和ε-SVR得到人体运动方向和运动作用力的大小；

根据所述得到的人体运动方向和作用力大小，实时调整基于OpenGL的人体虚拟模型的下肢运动方向和速度，以真实再现人体下肢的运动状态。

8.根据权利要求7所述采集系统所采集表面肌电信号的处理方法，其特征在于：

所述人体运动方向特征是通过使用Yule-Walker方程求解AR模型计算原始离散肌电信号序列的AR系数。

9.根据权利要求7所述采集系统所采集表面肌电信号的处理方法，其特征在于：

计算表面肌电信号的RMS、MPF参数，分别作为评估肌肉疲劳、健康状态指数，其中，

所述RMS根据下式计算：

RMS=1NΣi=1Nz2(i)]]>

式中，z(i)表示单通道离散肌电信号序列{z(i)| i=1,2,…,N}，N为单通道离散肌电信号序列长度；

所述MPF根据下式计算：

MPF=Σk=0N/2(|X(k)|*kN*fs)Σk=0N/2|X(k)|]]>

式中N为傅里叶变换的总长度，fs为肌电信号采样频率；

MPF参数计算时，所述处理平台首先对原始肌电信号进行FFT变换，对肌电信号序列为x(n)，变换方法为：

X(k)=Σn=0N-1x(n)e2πjnkN]]>，

获取的X(k) 序列与实际频率相对应，通过相应变换得到信号的频谱分布。