CN115281653A - 一种可穿戴式步态测量系统 - Google Patents

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CN115281653A CN202210784761.5A CN202210784761A CN115281653A CN 115281653 A CN115281653 A CN 115281653A CN 202210784761 A CN202210784761 A CN 202210784761A CN 115281653 A CN115281653 A CN 115281653A
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葛宏升
孟祥涛
向政
谢星志
于向怀
黄磊
单联洁
朱艳芸
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Abstract

本发明公开了一种可穿戴式步态测量系统，包括：可移动式服务器及座充一体机，用于为各可穿戴式惯性测量单元充电，对各可穿戴式惯性测量单元进行时间同步和指令控制，接收可穿戴式惯性测量单元上传的采集数据，并对采集数据进行解算和分析，得到测量结果并输出；可穿戴式惯性测量单元，用于接收可移动式服务器及座充一体机的时间同步和指令控制；以及，在被测人员运动时采集被测人员运动相应部位的姿态和位置数据，并将采集数据上传给可移动式服务器及座充一体机。本发明解决了无线连接方式存在的各可穿戴式惯性测量单元之间时间基准不一致进而导致解算后步态参数不准确的问题。

Description

一种可穿戴式步态测量系统
技术领域
本发明属于可穿戴式测量设备技术领域，尤其涉及一种可穿戴式步态测量系统。
背景技术
随着社会的不断发展和生活水平的不断提高，人们对于健康的重视不断提升，对疾病预防和医疗康复等设备的需求也越来越高。当前，随着对人体生理结构研究的不断深入，监控和反馈人体健康状况已经成为研究热点，而步行和步态恰好提供了一种方式和途径。虽然步行运动看似简单，但是它需要中枢神经系统、骨骼系统、肌肉系统协调和配合，同时要求整个下肢骨骼、关节和肌肉的共同参与。研究表明，步行运动是一个周期性、规律性的运动，同时每个步行周期内包含大量的信息，因此，通过对步行周期内运动信息进行监测和分析，可以实现对人体健康状况的整体监测和评估。
当前，实现步态测量的技术手段主要包括以下几种：一是基于目测与足印的传统步态测量法，这种方式操作简单、方便并且价格低廉。然而其严重依赖医生经验，不易给出精确定量的分析结果，无法连续跟踪和监测步态的变化过程。二是基于压力信息的步态测量方法，这种方式可以清晰准确的获得足底的受力情况，然而只能获取支撑相期间的步态信息，无法对整个步态周期内的步态参数进行分析。三是基于肌电信号的步态测量方法，这种方式具有非侵入性、无创伤的优点，然而操作繁琐，且肌电信号极为微弱，容易受到汗液等因素的影响干扰。四是基于视频和图像技术的步态测量方法，这种方式精度高，被称为步态参数的“金标准”，然而需要患者定期到医院检测，需要专用场地，安装使用复杂、成本高。
基于惯性传感器的可穿戴式步态测量方法与上述几种方式相比，具有无法比拟的优势，包括不受场地、光线等影响；可全天时全天候实时获取步态信息；体积小巧、佩戴简单、易于操作；可连续监测患者步态变化趋势；符合远程医疗的发展趋势；保护佩戴者隐私；价格低廉，等等。然而这种方式也存在一个影响大范围推广和使用的明显不足：如果采用无线连接方式，由于无线信号传输路径的不固定以及传输时延的不一致，无法保证各惯性测量单元在同一时刻接收到服务器发出的时间同步指令，导致各惯性测量单元之间时间基准不一致。而步态参数就是通过融合和解算不同惯性测量单元在同一时刻的测量数据得到的，因此，时间基准不一致会直接导致测量步态参数不准确的问题，甚至出现测量数据不可用的情况；如果采用有线连接方式，可以保证各惯性测量单元在同一时刻接收到服务器发出的时间同步指令，但是采用线缆连接方式又极大降低了设备穿戴和使用便利性，同时限制了被测人员运动类型，给用户运动带来额外负担。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种可穿戴式步态测量系统，实现了以硬连接方式完成各可穿戴式惯性测量单元之间的时间同步并开始步态数据采集与分析的功能，解决了无线连接方式存在的各可穿戴式惯性测量单元之间时间基准不一致进而导致解算后步态参数不准确的问题。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种可穿戴式步态测量系统，包括：可移动式服务器及座充一体机和多个可穿戴式惯性测量单元；
可移动式服务器及座充一体机，用于为各可穿戴式惯性测量单元充电，对各可穿戴式惯性测量单元进行时间同步和指令控制，接收可穿戴式惯性测量单元上传的采集数据，并对采集数据进行解算和分析，得到测量结果并输出；
可穿戴式惯性测量单元，用于接收可移动式服务器及座充一体机的时间同步和指令控制；以及，在被测人员运动时采集被测人员运动相应部位的姿态和位置数据，并将采集数据上传给可移动式服务器及座充一体机。
在上述可穿戴式步态测量系统中，可移动式服务器及座充一体机，包括：上壳A、下壳A、触摸显示屏、信号处理电路、惯性测量单元放置槽、充电及数据弹针、天线A、电池A、状态指示灯和磁铁；
触摸显示屏安装于上壳A上部；
上壳A的侧面设置有若干个惯性测量单元放置槽；
若干组充电及数据弹针分别安装于相应的惯性测量单元放置槽内，并分别连接至信号处理电路和电池A；
天线A与信号处理电路相连；
若干个状态指示灯安装在上壳A的侧面，分别位于相应的惯性测量单元放置槽下方；
若干个磁铁分别安装于相应的惯性测量单元放置槽后；
信号处理电路和电池A设置在上壳A与下壳A形成的密闭腔体内。
在上述可穿戴式步态测量系统中，
触摸显示屏，用于显示各可穿戴式惯性测量单元所处状态、当前测量模式和数据处理结果；以及，接收用户请求，根据用户请求完成系统设置、测量模式设置、以及对各可穿戴式惯性测量单元的指令控制设置；
充电及数据弹针，用于将电池A提供的电能传输至各可穿戴式惯性测量单元，为各可穿戴式惯性测量单元内的电池B充电；以及，通过硬连接方式将由信号处理电路输出的时间同步指令发送至向各可穿戴式惯性测量单元开始步态数据采集，实现与可穿戴式惯性测量单元的交互；
天线A，用于与可穿戴式惯性测量单元内的天线B建立无线连接；
信号处理电路，用于在开始测量前，接收用户通过触摸显示屏输入的测量模式设置和时间同步指令，并通过充电及数据弹针转发给各可穿戴式惯性测量单元；在测量过程中，对可穿戴式惯性测量单元上传的采集数据进行校验、解算与分析，得到测量结果并将测量结果实时发送至触摸显示屏进行显示；在测量结束后，接收用户通过触摸显示屏输入的停止测量和/或数据上传指令，并通过充电及数据弹针转发给各可穿戴式惯性测量单元；
状态指示灯，用于指示各可穿戴式惯性测量单元的电量空满状态。
在上述可穿戴式步态测量系统中，可穿戴式惯性测量单元，包括：上壳B、下壳B、传感器与信号处理电路、充电及数据触点、天线B、电池B和铁片；
充电及数据触点设置在下壳B上，与传感器与信号处理电路和电池B连接；
天线B与传感器与信号处理电路相连；
传感器与信号处理电路、电池B分别安装在上壳B与下壳B形成的密闭腔体内；
铁片安装在下壳B上靠近充电及数据触点的位置。
在上述可穿戴式步态测量系统中，
充电及数据触点，用于接收电池A提供的电能，并将电池A提供的电能传输给电池B；以及，通过硬连接方式接收可移动式服务器及座充一体机发送的时间同步指令，实现与可移动式服务器及座充一体机的交互；
天线B，用于与天线A建立无线连接；
传感器与信号处理电路，用于在开始测量前，通过充电及数据触点接收可移动式服务器及座充一体机下发的测量模式设置和时间同步指令，开始采集数据；在测量过程中，将采集得到的采集数据存储至各可穿戴式惯性测量单元的内部存储器中，或将采集数据实时上传给可移动式服务器及座充一体机；在测量结束后，通过充电及数据触点接收可移动式服务器及座充一体机下发的停止测量和/或指令，并执行停止测量和/或指令。
在上述可穿戴式步态测量系统中，充电及数据触点位置与充电及数据弹针位置相匹配；其中，当可穿戴式惯性测量单元放置于惯性测量单元放置槽后，通过铁片与磁铁相互吸附的方式实现与可移动式服务器及座充一体机的连接，同时，充电及数据触点与充电及数据弹针紧密贴合在一起，形成硬连接。
在上述可穿戴式步态测量系统中，可穿戴式惯性测量单元在使用时，下壳B通过粘贴或者绑带方式穿戴至被测人员左右大腿、左右小腿和左右脚。
在上述可穿戴式步态测量系统中，在测量之前，将各可穿戴式惯性测量单元置于可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽内，由可移动式服务器及座充一体机以硬连接方式向各可穿戴式惯性测量单元发送测量模式、时间同步指令；其中，测量模式，包括：离线测量模式和实时测量模式。
在上述可穿戴式步态测量系统中，当测量模式为离线测量模式时，有：
将各可穿戴式惯性测量单元置于可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽内；
可移动式服务器及座充一体机通过硬连接给各可穿戴式惯性测量单元发送离线测量指令，各可穿戴式惯性测量单元收到离线测量指令后检查自身内部存储器是否处于可用状态；其中，若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器为空时，则确定内部存储器此时为可用状态；若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器已满时，则确定内部存储器此时为不可用状态，由可穿戴式惯性测量单元对内部存储器进行擦除，擦除完毕后变成可用状态；
在确定各可穿戴式惯性测量单元准备就绪后，由可移动式服务器及座充一体机通过硬连接发送时间同步指令，各可穿戴式惯性测量单元收到时间同步指令后，开始数据采集，并将采集得到的采集数据存储到各自的内部存储器中；
将可穿戴式惯性测量单元从惯性测量单元放置槽中取下，穿戴至身体相应部位上；
被测人员开始运动，运动结束后，将可穿戴式惯性测量单元放回至可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽内；可移动式服务器及座充一体机检测到可穿戴式惯性测量单元后，通过硬连接发送停止测量指令以及数据上传指令；可穿戴式惯性测量单元通过硬连接将采集数据上传至可移动式服务器及座充一体机的内部存储器中，传输结束后进入待机状态；可移动式服务器及座充一体机通过检查采集数据的帧序号是否连续来对各可穿戴式惯性测量单元的采集数据的完整性进行校验，然后对采集数据进行解算与分析，将分析结果显示在触摸显示屏上，或者通过网络推送到应用于用户电脑或者手机上，供用户查看。
在上述可穿戴式步态测量系统中，当测量模式为实时测量模式时，有：
将各可穿戴式惯性测量单元置于可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽内；
可移动式服务器及座充一体机通过硬连接给各可穿戴式惯性测量单元发送实时测量指令，各可穿戴式惯性测量单元收到实时测量指令后检查自身内部存储器是否处于可用状态，同时开启无线信号，与可移动式服务器及座充一体机建立无线连接；其中，若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器为空时，则确定内部存储器此时为可用状态；若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器已满时，则确定内部存储器此时为不可用状态，由可穿戴式惯性测量单元对内部存储器进行擦除，擦除完毕后变成可用状态；
在确定各可穿戴式惯性测量单元准备就绪后，由可移动式服务器及座充一体机通过硬连接发送时间同步指令，各可穿戴式惯性测量单元收到时间同步指令后，开始数据采集，并将采集得到的采集数据存储到各自的存储器中，同时，通过无线连接实时上传采集数据至可移动式服务器及座充一体机；
将可穿戴式惯性测量单元从惯性测量单元放置槽中取下，穿戴至身体相应部位上；
被测人员开始运动，运动过程中，各可穿戴式惯性测量单元与可移动式服务器及座充一体机之间通过无线进行连接；各可穿戴式惯性测量单元将采集数据实时上传至可移动式服务器及座充一体机；可移动式服务器及座充一体机通过检查采集数据的帧序号是否连续来对各可穿戴式惯性测量单元的采集数据的完整性进行校验，然后对采集数据进行解算与分析，将分析结果显示在触摸显示屏上；
运动结束后，将可穿戴式惯性测量单元放回至可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽内；可移动式服务器及座充一体机检测到可穿戴式惯性测量单元后，通过硬连接发送停止测量指令以及数据上传指令；可穿戴式惯性测量单元收到停止测量指令后，停止测量并进入待机状态。
本发明具有以下优点：
(1)本发明公开了一种可穿戴式步态测量系统，可移动式服务器及座充一体机与各可穿戴式惯性测量单元之间采用硬连接方式进行数据交互，实现各可穿戴式惯性测量单元之间的时间同步，可确保各可穿戴式惯性测量单元之间时间基准保持严格一致，提高了步态系统测量精度，解决了传统无线连接方式存在的各可穿戴式惯性测量单元之间时间基准不一致进而导致解算后步态参数不准确的问题。
(2)本发明公开了一种可穿戴式步态测量系统，实现了在使用时各可穿戴式惯性测量单元之间相互独立、无线缆连接的目的，具有穿戴简单、使用方便、运动自由等优点，解决了采用有线连接方式的步态测量系统存在的穿戴和使用不便、运动类型受限、给被测人员带来额外使用负担的问题；同时，通过设计系统工作流程，使得本系统实现了离线测量和实时测量两种步态测量模式，既可应用于居家环境下病患人员自行外出运动并将采集数据存储至内部存储器中、回家后将离线数据上传并完成分析的场景，也可应用于医院环境下病患在就诊现场运动并进行步态数据采集、测量数据实时上传至服务器并将分析结果呈现给医生用于现场病情诊断的场景。
附图说明
图1是本发明实施例中一种可穿戴式步态测量系统的结构框图；
图2是本发明实施例中一种可移动式服务器及座充一体机的结构示意图；
图3是本发明实施例中一种可穿戴式惯性测量单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
如图1，在本实施例中，该可穿戴式步态测量系统，包括：可移动式服务器及座充一体机和多个可穿戴式惯性测量单元。其中，可移动式服务器及座充一体机，用于为各可穿戴式惯性测量单元充电，对各可穿戴式惯性测量单元进行时间同步和指令控制，接收可穿戴式惯性测量单元上传的采集数据，并对采集数据进行解算和分析，得到测量结果并输出。可穿戴式惯性测量单元，用于接收可移动式服务器及座充一体机的时间同步和指令控制；以及，在被测人员运动时采集被测人员运动相应部位的姿态和位置数据，并将采集数据上传给可移动式服务器及座充一体机。
在本实施例中，如图2，可移动式服务器及座充一体机具体可以包括：上壳A100、下壳A101、触摸显示屏102、信号处理电路103、惯性测量单元放置槽104、充电及数据弹针105、天线A106、电池A107、状态指示灯108和磁铁109。其中，触摸显示屏102安装于上壳A100上部；上壳A100的侧面设置有若干个惯性测量单元放置槽104；若干组充电及数据弹针105分别安装于相应的惯性测量单元放置槽104内，并分别连接至信号处理电路103和电池A107；天线A106与信号处理电路103相连；若干个状态指示灯108安装在上壳A100的侧面，分别位于相应的惯性测量单元放置槽104下方；若干个磁铁109分别安装于相应的惯性测量单元放置槽104后；信号处理电路103和电池A107设置在上壳A100与下壳A101形成的密闭腔体内。
优选的，触摸显示屏102，用于显示各可穿戴式惯性测量单元所处状态、当前测量模式和数据处理结果；以及，接收用户请求，根据用户请求完成系统设置、测量模式设置、以及对各可穿戴式惯性测量单元的指令控制设置。充电及数据弹针105，用于将电池A107提供的电能传输至各可穿戴式惯性测量单元，为各可穿戴式惯性测量单元内的电池B205充电；以及，通过硬连接方式将由信号处理电路103输出的时间同步指令发送至向各可穿戴式惯性测量单元开始步态数据采集，实现与可穿戴式惯性测量单元的交互。天线A106，用于与可穿戴式惯性测量单元内的天线B204建立无线连接。信号处理电路103，用于在开始测量前，接收用户通过触摸显示屏102输入的测量模式设置和时间同步指令，并通过充电及数据弹针105转发给各可穿戴式惯性测量单元；在测量过程中，对可穿戴式惯性测量单元上传的采集数据进行校验、解算与分析，得到测量结果并将测量结果实时发送至触摸显示屏102进行显示；在测量结束后，接收用户通过触摸显示屏102输入的停止测量和/或数据上传指令，并通过充电及数据弹针105转发给各可穿戴式惯性测量单元。状态指示灯108，用于指示各可穿戴式惯性测量单元的电量空满状态。
在本实施例中，如图3，可穿戴式惯性测量单元具体可以包括：上壳B200、下壳B201、传感器与信号处理电路202、充电及数据触点203、天线B204、电池B205和铁片206。其中，充电及数据触点203设置在下壳B201上，与传感器与信号处理电路202和电池B205连接；天线B204与传感器与信号处理电路202相连；传感器与信号处理电路202、电池B205分别安装在上壳B200与下壳B201形成的密闭腔体内；铁片206安装在下壳B201上靠近充电及数据触点203的位置。需要说明的是，可穿戴式惯性测量单元在使用时，下壳B201通过粘贴或者绑带方式穿戴至被测人员左右大腿、左右小腿和左右脚。
优选的，充电及数据触点203，用于接收电池A106提供的电能，并将电池A106提供的电能传输给电池B205；以及，通过硬连接方式接收可移动式服务器及座充一体机发送的时间同步指令，实现与可移动式服务器及座充一体机的交互。天线B204，用于与天线A106建立无线连接。传感器与信号处理电路202，用于在开始测量前，通过充电及数据触点203接收可移动式服务器及座充一体机下发的测量模式设置和时间同步指令，开始采集数据；在测量过程中，将采集得到的采集数据存储至各可穿戴式惯性测量单元的内部存储器中，或将采集数据实时上传给可移动式服务器及座充一体机；在测量结束后，通过充电及数据触点203接收可移动式服务器及座充一体机下发的停止测量和/或指令，并执行停止测量和/或指令。
在本实施例中，充电及数据触点203位置与充电及数据弹针105位置相匹配；其中，当可穿戴式惯性测量单元放置于惯性测量单元放置槽104后，通过铁片206与磁铁109相互吸附的方式实现与可移动式服务器及座充一体机的连接，同时，充电及数据触点203与充电及数据弹针105紧密贴合在一起，形成硬连接。
由上描述可知，在本实施例中，可移动式服务器及座充一体机与各可穿戴式惯性测量单元之间可通过天线A106和天线B205实现无线连接，以满足实时测量模式的需求。可移动式服务器及座充一体机与各可穿戴式惯性测量单元之间通过充电及数据弹针105和充电及数据触点203实现硬连接，可确保各可穿戴式惯性测量单元同时接收到可移动式服务器及座充一体机发送的时间同步指令，进而同时开始采集数据，实现数据采集时间的严格同步。
在本实施例中，在测量之前，将各可穿戴式惯性测量单元置于可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽104内，由可移动式服务器及座充一体机以硬连接方式向各可穿戴式惯性测量单元发送测量模式、时间同步指令。其中，测量模式，包括：离线测量模式和实时测量模式。
优选的，当测量模式为离线测量模式时，有：将各可穿戴式惯性测量单元置于可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽104内；可移动式服务器及座充一体机通过硬连接给各可穿戴式惯性测量单元发送离线测量指令，各可穿戴式惯性测量单元收到离线测量指令后检查自身内部存储器是否处于可用状态；其中，若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器为空时，则确定内部存储器此时为可用状态；若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器已满时，则确定内部存储器此时为不可用状态，由可穿戴式惯性测量单元对内部存储器进行擦除，擦除完毕后变成可用状态；在确定各可穿戴式惯性测量单元准备就绪后，由可移动式服务器及座充一体机通过硬连接发送时间同步指令，各可穿戴式惯性测量单元收到时间同步指令后，开始数据采集，并将采集得到的采集数据存储到各自的内部存储器中；将可穿戴式惯性测量单元从惯性测量单元放置槽104中取下，穿戴至身体相应部位上；被测人员开始运动，运动结束后，将可穿戴式惯性测量单元放回至可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽104内；可移动式服务器及座充一体机检测到可穿戴式惯性测量单元后，通过硬连接发送停止测量指令以及数据上传指令；可穿戴式惯性测量单元通过硬连接将采集数据上传至可移动式服务器及座充一体机的内部存储器中，传输结束后进入待机状态；可移动式服务器及座充一体机通过检查采集数据的帧序号是否连续来对各可穿戴式惯性测量单元的采集数据的完整性进行校验，然后对采集数据进行解算与分析，将分析结果显示在触摸显示屏102上，或者通过网络推送到应用于用户电脑或者手机上，供用户查看。
优选的，当测量模式为实时测量模式时，有：将各可穿戴式惯性测量单元置于可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽104内；可移动式服务器及座充一体机通过硬连接给各可穿戴式惯性测量单元发送实时测量指令，各可穿戴式惯性测量单元收到实时测量指令后检查自身内部存储器是否处于可用状态，同时开启无线信号，与可移动式服务器及座充一体机建立无线连接；其中，若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器为空时，则确定内部存储器此时为可用状态；若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器已满时，则确定内部存储器此时为不可用状态，由可穿戴式惯性测量单元对内部存储器进行擦除，擦除完毕后变成可用状态；在确定各可穿戴式惯性测量单元准备就绪后，由可移动式服务器及座充一体机通过硬连接发送时间同步指令，各可穿戴式惯性测量单元收到时间同步指令后，开始数据采集，并将采集得到的采集数据存储到各自的存储器中，同时，通过无线连接实时上传采集数据至可移动式服务器及座充一体机；将可穿戴式惯性测量单元从惯性测量单元放置槽104中取下，穿戴至身体相应部位上；被测人员开始运动，运动过程中，各可穿戴式惯性测量单元与可移动式服务器及座充一体机之间通过无线进行连接；各可穿戴式惯性测量单元将采集数据实时上传至可移动式服务器及座充一体机；可移动式服务器及座充一体机通过检查采集数据的帧序号是否连续来对各可穿戴式惯性测量单元的采集数据的完整性进行校验，然后对采集数据进行解算与分析，将分析结果显示在触摸显示屏102上；运动结束后，将可穿戴式惯性测量单元放回至可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽104内；可移动式服务器及座充一体机检测到可穿戴式惯性测量单元后，通过硬连接发送停止测量指令以及数据上传指令；可穿戴式惯性测量单元收到停止测量指令后，停止测量并进入待机状态。
在本实施例中，离线测量模式的工作流程如下：可移动式服务器及座充一体机通过硬连接给各可穿戴式惯性测量单元发送离线测量指令，各可穿戴式惯性测量单元收到指令后检查各自内部存储器处于可用状态，并反馈给可移动式服务器及座充一体机。在各可穿戴式惯性测量单元均准备好后，由可移动式服务器及座充一体机通过硬连接发送时间同步指令，各可穿戴式惯性测量单元收到同步指令后，开始数据采集，并将采集得到的采集数据存储到各自的内部存储器中。此时被测人员将各可穿戴式惯性测量单元从放置槽中取下来，穿戴至身体相应部位上，然后开始运动。运动范围不限于室内、户外，运动类型不限于走、跑、跳、坐等。运动结束后，被测人员将可穿戴式惯性测量单元放回至可移动式服务器及座充一体机。可移动式服务器及座充一体机检测到可穿戴式惯性测量单元后，通过硬连接发送停止测量指令以及数据上传指令。可穿戴式惯性测量单元通过硬连接将采集数据上传至可移动式服务器及座充一体机的存储器中，传输结束后进入待机状态。可移动式服务器及座充一体机负责对采集数据的完整性进行校验，然后对采集数据进行解算与分析，将测量结果显示在屏幕上，或者通过网络推送到电脑或者手机上，供用户查看。
在本实施例中，实时测量测量模式的工作流程如下：可移动式服务器及座充一体机通过硬连接给各可穿戴式惯性测量单元发送实时测量指令，各可穿戴式惯性测量单元收到指令后检查各自内部存储器处于可用状态，同时开启无线信号，与可移动式服务器及座充一体机建立无线连接。在各可穿戴式惯性测量单元均准备好后，由可移动式服务器及座充一体机通过硬连接发送时间同步指令，各可穿戴式惯性测量单元收到同步指令后，开始数据采集，将采集得到的采集数据存储到各自的存储器的同时，通过无线连接将采集数据实时上传至可移动式服务器及座充一体机。此时被测人员将可移动式服务器及座充一体机从放置槽中取下来，穿戴至身体相应部位上，然后开始运动。运动类型不限于走、跑、跳、坐等。运动过程中，可移动式服务器及座充一体机将采集数据通过无线连接实时上传至可移动式服务器及座充一体机，无线连接方式不限于蓝牙、WIFI、Zigbee、GPRS等。可移动式服务器及座充一体机对采集数据的完整性进行校验，然后对采集数据进行实时解算与分析，将测量结果显示在屏幕上。运动结束后，被测人员将可穿戴式惯性测量单元放回至可移动式服务器及座充一体机。可移动式服务器及座充一体机检测到可穿戴式惯性测量单元后，通过硬连接发送停止测量指令；可穿戴式惯性测量单元收到指令后，停止测量并进入待机状态。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种可穿戴式步态测量系统，其特征在于，包括：可移动式服务器及座充一体机和多个可穿戴式惯性测量单元；
可移动式服务器及座充一体机，用于为各可穿戴式惯性测量单元充电，对各可穿戴式惯性测量单元进行时间同步和指令控制，接收可穿戴式惯性测量单元上传的采集数据，并对采集数据进行解算和分析，得到测量结果并输出；
可穿戴式惯性测量单元，用于接收可移动式服务器及座充一体机的时间同步和指令控制；以及，在被测人员运动时采集被测人员运动相应部位的姿态和位置数据，并将采集数据上传给可移动式服务器及座充一体机。
2.根据权利要求1所述的可穿戴式步态测量系统，其特征在于，可移动式服务器及座充一体机，包括：上壳A(100)、下壳A(101)、触摸显示屏(102)、信号处理电路(103)、惯性测量单元放置槽(104)、充电及数据弹针(105)、天线A(106)、电池A(107)、状态指示灯(108)和磁铁(109)；
触摸显示屏(102)安装于上壳A(100)上部；
上壳A(100)的侧面设置有若干个惯性测量单元放置槽(104)；
若干组充电及数据弹针(105)分别安装于相应的惯性测量单元放置槽(104)内，并分别连接至信号处理电路(103)和电池A(107)；
天线A(106)与信号处理电路(103)相连；
若干个状态指示灯(108)安装在上壳A(100)的侧面，分别位于相应的惯性测量单元放置槽(104)下方；
若干个磁铁(109)分别安装于相应的惯性测量单元放置槽(104)后；
信号处理电路(103)和电池A(107)设置在上壳A(100)与下壳A(101)形成的密闭腔体内。
3.根据权利要求2所述的可穿戴式步态测量系统，其特征在于，
触摸显示屏(102)，用于显示各可穿戴式惯性测量单元所处状态、当前测量模式和数据处理结果；以及，接收用户请求，根据用户请求完成系统设置、测量模式设置、以及对各可穿戴式惯性测量单元的指令控制设置；
充电及数据弹针(105)，用于将电池A(107)提供的电能传输至各可穿戴式惯性测量单元，为各可穿戴式惯性测量单元内的电池B(205)充电；以及，通过硬连接方式将由信号处理电路(103)输出的时间同步指令发送至向各可穿戴式惯性测量单元开始步态数据采集，实现与可穿戴式惯性测量单元的交互；
天线A(106)，用于与可穿戴式惯性测量单元内的天线B(204)建立无线连接；
信号处理电路(103)，用于在开始测量前，接收用户通过触摸显示屏(102)输入的测量模式设置和时间同步指令，并通过充电及数据弹针(105)转发给各可穿戴式惯性测量单元；在测量过程中，对可穿戴式惯性测量单元上传的采集数据进行校验、解算与分析，得到测量结果并将测量结果实时发送至触摸显示屏(102)进行显示；在测量结束后，接收用户通过触摸显示屏(102)输入的停止测量和/或数据上传指令，并通过充电及数据弹针(105)转发给各可穿戴式惯性测量单元；
状态指示灯(108)，用于指示各可穿戴式惯性测量单元的电量空满状态。
4.根据权利要求2所述的可穿戴式步态测量系统，其特征在于，可穿戴式惯性测量单元，包括：上壳B(200)、下壳B(201)、传感器与信号处理电路(202)、充电及数据触点(203)、天线B(204)、电池B(205)和铁片(206)；
充电及数据触点(203)设置在下壳B(201)上，与传感器与信号处理电路(202)和电池B(205)连接；
天线B(204)与传感器与信号处理电路(202)相连；
传感器与信号处理电路(202)、电池B(205)分别安装在上壳B(200)与下壳B(201)形成的密闭腔体内；
铁片(206)安装在下壳B(201)上靠近充电及数据触点(203)的位置。
5.根据权利要求4所述的可穿戴式步态测量系统，其特征在于，
充电及数据触点(203)，用于接收电池A(106)提供的电能，并将电池A(106)提供的电能传输给电池B(205)；以及，通过硬连接方式接收可移动式服务器及座充一体机发送的时间同步指令，实现与可移动式服务器及座充一体机的交互；
天线B(204)，用于与天线A(106)建立无线连接；
传感器与信号处理电路(202)，用于在开始测量前，通过充电及数据触点(203)接收可移动式服务器及座充一体机下发的测量模式设置和时间同步指令，开始采集数据；在测量过程中，将采集得到的采集数据存储至各可穿戴式惯性测量单元的内部存储器中，或将采集数据实时上传给可移动式服务器及座充一体机；在测量结束后，通过充电及数据触点(203)接收可移动式服务器及座充一体机下发的停止测量和/或指令，并执行停止测量和/或指令。
6.根据权利要求4所述的可穿戴式步态测量系统，其特征在于，充电及数据触点(203)位置与充电及数据弹针(105)位置相匹配；其中，当可穿戴式惯性测量单元放置于惯性测量单元放置槽(104)后，通过铁片(206)与磁铁(109)相互吸附的方式实现与可移动式服务器及座充一体机的连接，同时，充电及数据触点(203)与充电及数据弹针(105)紧密贴合在一起，形成硬连接。
7.根据权利要求4所述的可穿戴式步态测量系统，其特征在于，可穿戴式惯性测量单元在使用时，下壳B(201)通过粘贴或者绑带方式穿戴至被测人员左右大腿、左右小腿和左右脚。
8.根据权利要求1所述的可穿戴式步态测量系统，其特征在于，在测量之前，将各可穿戴式惯性测量单元置于可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽(104)内，由可移动式服务器及座充一体机以硬连接方式向各可穿戴式惯性测量单元发送测量模式、时间同步指令；其中，测量模式，包括：离线测量模式和实时测量模式。
9.根据权利要求8所述的可穿戴式步态测量系统，其特征在于，当测量模式为离线测量模式时，有：
将各可穿戴式惯性测量单元置于可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽(104)内；
可移动式服务器及座充一体机通过硬连接给各可穿戴式惯性测量单元发送离线测量指令，各可穿戴式惯性测量单元收到离线测量指令后检查自身内部存储器是否处于可用状态；其中，若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器为空时，则确定内部存储器此时为可用状态；若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器已满时，则确定内部存储器此时为不可用状态，由可穿戴式惯性测量单元对内部存储器进行擦除，擦除完毕后变成可用状态；
在确定各可穿戴式惯性测量单元准备就绪后，由可移动式服务器及座充一体机通过硬连接发送时间同步指令，各可穿戴式惯性测量单元收到时间同步指令后，开始数据采集，并将采集得到的采集数据存储到各自的内部存储器中；
将可穿戴式惯性测量单元从惯性测量单元放置槽(104)中取下，穿戴至身体相应部位上；
被测人员开始运动，运动结束后，将可穿戴式惯性测量单元放回至可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽(104)内；可移动式服务器及座充一体机检测到可穿戴式惯性测量单元后，通过硬连接发送停止测量指令以及数据上传指令；可穿戴式惯性测量单元通过硬连接将采集数据上传至可移动式服务器及座充一体机的内部存储器中，传输结束后进入待机状态；可移动式服务器及座充一体机通过检查采集数据的帧序号是否连续来对各可穿戴式惯性测量单元的采集数据的完整性进行校验，然后对采集数据进行解算与分析，将分析结果显示在触摸显示屏(102)上，或者通过网络推送到应用于用户电脑或者手机上，供用户查看。
10.根据权利要求5所述的可穿戴式步态测量系统，其特征在于，当测量模式为实时测量模式时，有：
将各可穿戴式惯性测量单元置于可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽(104)内；
可移动式服务器及座充一体机通过硬连接给各可穿戴式惯性测量单元发送实时测量指令，各可穿戴式惯性测量单元收到实时测量指令后检查自身内部存储器是否处于可用状态，同时开启无线信号，与可移动式服务器及座充一体机建立无线连接；其中，若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器为空时，则确定内部存储器此时为可用状态；若可穿戴式惯性测量单元的内部存储器已满时，则确定内部存储器此时为不可用状态，由可穿戴式惯性测量单元对内部存储器进行擦除，擦除完毕后变成可用状态；
在确定各可穿戴式惯性测量单元准备就绪后，由可移动式服务器及座充一体机通过硬连接发送时间同步指令，各可穿戴式惯性测量单元收到时间同步指令后，开始数据采集，并将采集得到的采集数据存储到各自的存储器中，同时，通过无线连接实时上传采集数据至可移动式服务器及座充一体机；
将可穿戴式惯性测量单元从惯性测量单元放置槽(104)中取下，穿戴至身体相应部位上；
被测人员开始运动，运动过程中，各可穿戴式惯性测量单元与可移动式服务器及座充一体机之间通过无线进行连接；各可穿戴式惯性测量单元将采集数据实时上传至可移动式服务器及座充一体机；可移动式服务器及座充一体机通过检查采集数据的帧序号是否连续来对各可穿戴式惯性测量单元的采集数据的完整性进行校验，然后对采集数据进行解算与分析，将分析结果显示在触摸显示屏(102)上；
运动结束后，将可穿戴式惯性测量单元放回至可移动式服务器及座充一体机的惯性测量单元放置槽(104)内；可移动式服务器及座充一体机检测到可穿戴式惯性测量单元后，通过硬连接发送停止测量指令以及数据上传指令；可穿戴式惯性测量单元收到停止测量指令后，停止测量并进入待机状态。
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