基于定制 IMU 的可穿戴系统：用于鲁棒的 2.4 GHz 无线人体部位朝向跟踪及化身 3D 运动可视化
信号处理
2024-02-17 v1 计算机视觉与模式识别
机器学习
网络与互联网体系结构
摘要
近期研究证实了基于惯性测量单元 (IMU) 的系统在人体运动分析中的适用性。然而，高端商用 IMU 解决方案仍然过于昂贵和复杂，难以在广大潜在用户中普及。市场上正在推出功能较少的入门级商用解决方案以填补这一空白，但仍存在一些需要克服的局限性。与此同时，越来越多的科学论文在医疗和体育应用中使用非商用的定制 DIY 基于 IMU 的系统。尽管这些解决方案有助于推广该技术的使用，但它们的功能更为有限，且关于如何从头设计和构建它们的描述在文献中仍然匮乏。本工作的目标有两方面：(1) 证明构建一种旨在同时跟踪多个身体部位朝向的经济实惠的定制解决方案的可行性；同时提供所需的硬件、工具以及用于实时估计和表示 3D 运动的数学运算的详细自底向上描述。(2) 展示引入包含跳频策略的定制 2.4 GHz 通信协议如何解决入门级商用解决方案当前的一些通信局限性。所提出的系统可用于无线实时人体部位朝向跟踪，最多支持 10 个定制传感器，频率至少为 50 Hz。此外，它在蓝牙和 Wi-Fi 拥挤的环境中提供了更可靠的运动数据采集，而在这些环境中使用入门级商用解决方案可能不可行。该系统可作为开发无需精确运动学分析的经济实惠的人体运动分析解决方案的基础。
引用
@article{arxiv.2402.09459,
title = {Custom IMU-Based Wearable System for Robust 2.4 GHz Wireless Human Body Parts Orientation Tracking and 3D Movement Visualization on an Avatar},
author = {Javier González-Alonso and David Oviedo-Pastor and Héctor J. Aguado and Francisco J. Díaz-Pernas and David González-Ortega and Mario Martínez-Zarzuela},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.09459},
year = {2024}
}
备注
25 pages