基于体域网的老年人运动远程评估系统设计与应用

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当前,具有低成本、可穿戴的无线体域网设备在远程诊断、康复评价等医疗领域得到广泛关注和应用。随着我国社会老龄化程度加剧,构建基于体域网的老年人运动远程评价系统已成为当前可穿戴技术应用研究的热点,对于监测老年人跌倒、提高老年人日常生活质量具有重要意义。本课题针对人体运动模型和老年人日常运动习惯特点,设计了一种面向老年人的低功耗可穿戴的无线体域网人体运动远程评价系统,其技术实现思路为:首先构建符合老年人运动模型的低功耗可穿戴的无线体域网运动数据获取系统,然后通过互联网,将数据传送远端服务器,为实现老年人运动远程评价提供可靠的数据支撑。基于上述思路,提出了由采集终端、手持设备、远端服务器三部分组成的系统架构,通过系统软、硬件优化设计,有效解决低功耗、准确远程获取运动数据等关键问题。论文的主要工作如下:1.优化设计了一种面向老年人的低功耗可穿戴无线体域网运动数据获取系统。无线体域网基于星型拓扑由采集终端和手持设备搭建而成。采集终端将低功耗的无线射频芯片(CC2530)和运动数据采集芯片(MPU6050)优化集成,并优化设计了巴伦阻抗匹配射频电路,有效降低无线传输功耗。手持设备可有效控制采集终端,提高无线体域网获取数据的实时性、同步性,有效降低功耗。2.基于采集终端、手持设备、远端服务器三层系统架构,优化设计了用于网络协议中的运动数据帧结构、各功能模块串口通信时序。有效改善了数据远程获取的同步性,减少了传输数据冗余度,有效实现运动数据远程准确获取。3.通过基于BP神经网络、支持向量机的分类器对系统获取的数据进行分类,准确识别人体不同运动模式,以及计算关节角度准确评价人体关节变化状况,进一步验证了应用无线体域网远程评价运动状况的可行性,有望为预防老年人跌倒、临床关节康复评价等提供新方法。
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