一种便携式平衡能力及步态分析传感装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于传感器装置技术领域，具体涉及一种便携式平衡能力及步态分析传感 装置。
【背景技术】
[0002] 中国早已经步入老龄化社会，平衡和步态的障碍会直接影响老年人的活动能力。 随着年龄的增长，老年人平衡能力会逐渐下降，步态也会发生相应改变。平衡能力检测及步 态分析，对老年人病情评估、治疗具有非常重要指导意义。
[0003]目前，评价人体平衡能力的方法很多，如观察受试者站立时身体晃动情况、单脚或 闭眼单脚直立检查、闭目原地踏步以及平衡木行走等，都可以对人体平衡能力进行评估，但 无法满足人们对精确评估的需求。足底压力测试、测力台及动态平衡仪等可以做到较为精 确测量，但设备及人员操作成本太高。步态测试及分析也面临同样的问题，目前主流的步态 特征分析是基于运动学的视频分析，或在装备了复杂测试设备和分析工具的步态实验室完 成，而基于视频和图像处理，容易受动态环境中多方面因素影响，数据处理复杂度高，而在 步态实验室进行的步态特征分析由于设备昂贵和场地的限制，难以普及。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种设计新颖， 设备和人员操作成本较低，数据处理简单的便携式平衡能力及步态分析传感装置。
[0005]本发明所采用的技术方案是：一种便携式平衡能力及步态分析传感装置，包括三 轴加速度传感器、三轴陀螺仪、数据处理芯片、PC机和供电电源，数据处理芯片上设置有拨 动开关；
[0006]三轴加速度传感器用于检测相对三轴加速度，并将检测结果传输至数据处理芯 片；
[0007]三轴陀螺仪用于检测相对角加速度，并将检测结果传输至数据处理芯片；
[0008]数据处理芯片接收三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传输的数据，并通过蓝牙传输 模块或串口通信模块将接收的数据传输至PC机；
[0009] PC机通过控件接收数据处理芯片传输的数据，然后进行处理分析，并显示和保 存；
[0010] 供电电源用于提供电源。
[0011] 作为优选，所述蓝牙传输模块的工作频段选为2. 4GHz的ISM频段。
[0012] 作为优选，所述供电电源包括锂电池和与锂电池相连的锂电池管理芯片，锂电池 管理芯片采用TP4056,锂电池管理芯片上设置有用于充电的USB接口。
[0013]作为优选，还包括一壳体和一固定绑带，三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、和数据 处理芯片集成在壳体内，壳体固定在固定绑带上。
[0014]本发明的有益效果在于：本发明根据得出的三轴相对加速度，三轴相对转动角度， 通过PC机程序的运算，获得三轴绝对加速度值，通过测量人体三个方向上的加速度信号， 来评估的人体的平衡能力及步态特征，本装置设计新颖，设备和人员操作成本较低，数据处 理简单，适合推广使用。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的结构框图；
[0016] 图2为图1中PC机的软件结构框图。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0018] 实施例1:如图1和图2所示，本发明包括三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、数据处 理芯片、PC机和供电电源，数据处理芯片上设置有拨动开关；三轴加速度传感器用于检测 相对三轴加速度，并将检测结果传输至数据处理芯片；三轴陀螺仪用于检测相对角加速度， 并将检测结果传输至数据处理芯片；数据处理芯片接收三轴加速度传感器、三轴磁偏角传 感器、三轴陀螺仪、三轴磁力计和高精度气压计传输的数据，并通过蓝牙传输模块或串口通 信模块将接收的数据传输至PC机；PC机通过控件接收数据处理芯片传输的数据，然后进行 处理分析，并显示和保存；供电电源用于向三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、数据处理芯片 各部分提供电源。
[0019] 所述蓝牙传输模块的工作频段选为2. 4GHz的ISM频段。这样用户不必经过申请 便可以在2400~2500MHz范围内选用适当的蓝牙无线电收发器频段。频道采用23个或 79个，频道间隔均为1MHz，采用时分双工方式。调制方式为BT= 0. 5的GFSK，调制指数为 0. 28~0. 35。蓝牙的无线发射机采用FM调制方式，从而能降低设备的复杂性。最大发射 功率分为三个等级，100mW(20dBm)，2. 5mW(4dBm)，lmW(OdBm)，在4~20dBm范围内要求采用 功率控制，因此，蓝牙设备之间的有效通讯距离大约为10~l〇〇m。
[0020] 所述供电电源包括锂电池和与锂电池相连的锂电池管理芯片，锂电池管理芯片采 用TP4056，锂电池管理芯片上设置有用于向锂电池充电的的USB接口。
[0021] 还包括一壳体和一固定绑带，三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、和数据处理芯片集 成在壳体内，壳体固定在固定绑带上。
[0022] 本装置以嵌入式芯片和蓝牙传输模块为主，设计了基于蓝牙无线传输的数据采集 系统，整个装置由前端数据采集、传送部分以及末端的数据接受部分即PC机组成。前端数 据采集部分由位于现场的传感器、嵌入式芯片、串口通信等构成，传送部分主要利用自带微 带天线的蓝牙传输模块进行数据的无线传输；末端通过蓝牙传输模块、串口通信模块传输 将数据送到上位PC机进一步处理。
[0023] PC机通过MSC0MM控件十六进制接收数据处理芯片传输的数据，再将接收的数据 使用FORMAT进行格式转换传输至EDIT控件进行接收，接收完成后读取EDIT控件内容，进 行处理分析，并显示，显示采用图表形式，并通过NET系统函数将数据运算结果写入txt文 件中并保存；在接收数据处理芯片的数据过程中可中断接收，读取HHT控件内容时需逐字 读取EDIT控件内容，直到完成一次循环，清空EDIT控件。
[0024] 由于三轴加速度传感器，三轴陀螺仪可以直接检测出的数据为三轴相对加速度， 三轴旋转角度，但通常需求的是以大地为参考坐标的三轴绝对加速度，因此，通过以下算法 将三轴相对加速度转换为绝对加速度。
[0025]