动态姿态平衡分析

一、需求分析

　　首先理一下项目需求：设计一款穿戴设备，分析识别人群帕金森病人、老年人等步伐姿态的状况，提前给出预警。

　　我们的工作安排：该类设备除了传感器、报警装置等硬件设施，还有一个重要部分即算法处理软件，对来自传感器的数据进行统计、计算、处理产生正确的步态分析结果。

　　所以我们的重点在数据处理的算法实现。

二、前期整体了解

　　姿态参考系统是利用惯性器件测量载体姿态角的惯导系统，给出当前载体相对于坐标系的仰俯角、横滚角和航向角

　　姿态传感器是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统，可360度全方位姿态输出

- 三轴陀螺仪

- 三轴加速度计

- 三轴电子罗盘

滤波处理、姿态解算、数据融合

姿态的表示方法：方向余弦矩阵、欧拉角、四元数、旋转矢量

数据融合方法：加权平均 融合、卡尔曼滤波法、Bayes 估计、统计决策理论、概率论方法、模糊逻辑推理、人工神 经网络、D-S 证据理论等

1.数据融合部分

　　姿态平衡分析在很多领域都有应用：如机器人、智能小车、飞行器等

互补滤波算法：

　　原理：陀螺仪动态响应性良好，但是会有累积误差，磁力计和加速度计没有累积误差，但是动态响应性差，因此他们在频域特性上互补

　　智能小车中使用较多的是互补滤波算法，核心思想：

　　Motor Output = Kp × (Angle) + Kd × (Angular Velocity)

　　其互补滤波主要加权平均，陀螺计算出的角度的系数大，起的作用大，加计计算出的角度的系数小，起的作用小。

　　清华大学有个团队提出了互补滤波加参数补偿的算法，其思想和我们提供的论文《基于9轴传感器的姿态参考系统研究与实现》大致相同，都是在动态估计时，由于加速度传感器灵敏度较高，采用其数据作为动态参数进行补偿。

　　参考资料：１.http://d1.amobbs.com/bbs_upload782111/files_35/ourdev_608933JR01FI.pdf

　　2.《基于9轴传感器的姿态参考系统研究与实现》

　　３.http://wenku.baidu.com/link?url=6qQXDdqAfSnLBZI4Ns7nkSIARXnfK4Hxqux515edlQCi8MEnLsw39ve-QaQD2zXfT6S7shVucIrT-KFDpkg4PXlf4UKwypYhRswDlds4TqO

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