基于BLE的運動監(jiān)測系統(tǒng)若干關鍵問題研究.pdf

1、可穿戴式運動監(jiān)測系統(tǒng)是當下的研究熱點，科技公司和國內外學者在該領域做了大量工作，并已推出一些知名產品。但是，如今的研究成果和已有產品，在信號處理、運動狀態(tài)識別等方面還存在很多缺陷，精確度也參差不齊，而且研究方法較為局限，產品的營銷因素遠大于技術因素。因此，該技術領域還處于探索階段，并沒有完全成熟的解決方案。
　　本文以運動監(jiān)測系統(tǒng)的傳感子系統(tǒng)為研究對象，采用低功耗藍牙（BLE）作為通信方式，設計帶有加速度傳感器的傳感設備。根據數據

2、分析和實際條件，對運動監(jiān)測的實現中涉及到的算法、研究方法、軟硬件設計等方面內容進行深入研究，主要內容包含以下幾個方面：
　?。?）提出一種結合仿真結果的數字濾波器在可穿戴設備上實現的方法。根據仿真實驗結果，設計了適用于運動監(jiān)測的數字濾波器，濾波后能夠獲得平滑、易于處理的信號波形，排除信號毛刺的影響。
　　（2）提出一種多閾值-峰值計步算法，并建立運動狀態(tài)機模型。根據步行中軀干運動和手臂擺動加速度的周期性變化，提取特征值，進行

3、步伐檢測和步態(tài)判別，并排除外界加速度干擾的影響。然后編寫Matlab仿真程序進行驗證。狀態(tài)機采用嵌套式結構，分為母狀態(tài)和子狀態(tài)兩層，并標定狀態(tài)轉移條件。
　?。?）提出一種基于 SVM分類算法的特征參數有效性的驗證方法，并以本次設計選取的特征參數為例，進行方法的介紹，通過對仿真實驗結果的分析，討論本次設計中特征參數在運動監(jiān)測算法中的作用和有效性。此外，也通過分類預測結果對運動監(jiān)測算法提供改進意見。
　?。?）完成運動監(jiān)測應用

4、軟件的實現。在BLE協(xié)議棧的應用層上，結合操作系統(tǒng)抽象層（OSAL）的運行機制，采用分步執(zhí)行和狀態(tài)轉移的方式，在傳感設備上完成計步算法和運動狀態(tài)機的程序設計。
　?。?）完成運動監(jiān)測應用規(guī)范的設計。在 BLE協(xié)議棧中定義運動監(jiān)測服務，對該服務中的特性及特性屬性做出規(guī)范，保證傳感設備和智能終端對運動監(jiān)測服務具有統(tǒng)一的理解。
　?。?）采用本系統(tǒng)與其他兩款知名智能腕帶產品進行對比測試，以驗證本文設計的運動監(jiān)測系統(tǒng)的性能。證明了該