[发明专利]一种基于多传感器融合的行走步态无线检测系统

权利要求书

1.本发明公开了一种基于多传感器融合的行走步态无线检测系统，系统包括：运动传感器模块，用于检测行走运动时下肢在三维空间中的位置，获得行走在行走时的三轴角度、加速度数据，压力传感器模块，通过放置在足底的多个柔性压力传感器，获取行走足底多个区域的所受的压力，通过对压力数据的分析比较，判断人体是否进入支撑模式或者摆动模式；无线通信模块包括无线发送模块及无线接收模块，用于将运动传感器及压力传感器的数据打包并发送到处理器，以使处理器对步态数据进行处理与分析，数据分析模块，用于对压力数据和运动数据进行处理，从而得到用户的步态数据（步态识别、步态周期等）。

2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的行走步态无线检测系统，其特征在于，所述运动传感器模块由五个MPU6050传感器组成。

3.根据权利要求2所述的基于多传感器融合的行走步态无线检测系统，其特征在于，所述MPU6050传感器分别安装在穿戴者腹部（1个），膝盖上部大腿的1/3 处（2个），膝盖下部小腿的1/3 处（2个），在安装该传感器时，将传感器的 x 测量轴平行于矢状面并与被测肢体垂直，y 测量轴与被测肢体平行，基于预置坐标系中的加速度、角速度，通过所述传感器的加速度计获取加速度，通过所述传感器的陀螺仪获取角速度。

4.根据权利要求3所述的基于多传感器融合的行走步态无线检测系统，其特征在于，若加速度和角速度的采样频率不一致，对所述加速度和角速度进行预定次数样条插值；柔性薄膜压力传感器以鞋垫形式放置在用户的鞋中。

5.根据权利要求4所述的基于多传感器融合的行走步态无线检测系统，其特征在于，所述压力传感模块由三个柔性薄膜压力传感器组成，其量程为50kg，由于脚底支反力主要分布在前脚掌、后脚掌与足弓处，因此，该传感器分别在鞋底的前脚掌、足弓处和后脚掌处放置，柔性薄膜压力传感器的形状、尺寸、频率可根据不同用户进行调整。

6.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的行走步态无线检测系统，其特征在于，多个传感器模块通过 CAN 总线通信，无线通讯模块采用ESP8266 无线模块，其具有近距离、低功耗、短延时、高容量等特点。

7.根据权利要求6所述的基于多传感器融合的行走步态无线检测系统，其特征在于，所述无线通讯模块寄存了所有传感器的数据，包括运动数据和脚底压力数据，并将数据发送至数据处理模块，采用嵌入式数字运动处理器（DMP）从加速度计，陀螺仪以及其他第三方传感器（如磁力计）获取数据，并对数据进行处理，结果数据可以从DMP的寄存器中读取，或者可以在FIFO中缓冲。

8.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的行走步态无线检测系统，其特征在于，所述数据分析模块中的处理器用于监测和控制所述传感器，并对用户的步态数据进行提取和分类，并利用预设算法对所述步态数据进行分析评估。

9.根据权利要求8所述的基于多传感器融合的行走步态无线检测系统，其特征在于，所述数据分析模块使用 CVI 软件接收数据，多线程编程实时显示髋关节、膝关节倾角与脚底支反力，同时与数据库建立连接，保存原始数据并且能够回放历史测量数据。