一种基于微纳光纤复合传感的步态检测与识别系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于微纳光纤复合传感的步态检测与识别系统和方法，涉及步态检测与识别领域，该系统包括光源模块、光纤耦合模块、探测解调模块、信号处理模块、上位机模块和若干微纳光纤复合传感器；其中，微纳光纤复合传感器包括顺次连接的多芯光纤、光子晶体光纤和单模光纤，所述单模光纤上设置有拉锥区，所述多芯光纤与光子晶体光纤的连接之处为第一坍塌区，所述光子晶体光纤与单模光纤的连接之处为第二坍塌区。本发明专利技术能够避免传感器在测量过程中被交叉影响，从而进行多信息融合的三维步态检测与识别，有效的提高测量精度及识别率。

A gait detection and recognition system and method based on micro nano fiber composite sensor

【技术实现步骤摘要】
一种基于微纳光纤复合传感的步态检测与识别系统和方法
本专利技术涉及步态检测与识别领域，具体涉及一种基于微纳光纤复合传感的步态检测与识别系统和方法。
技术介绍
作为人体固有的生理特征，步态可在智能假肢、智能监控、临床医学、康复治疗、运动分析等众多领域发挥其作用。通过步态检测与识别，可以对运动人体的行为进行分析，进而实现对特殊人群的异常行为或状态进行跟踪检测。根据获取信息方式的不同，识别步态的方式包括图像识别和运动传感器识别，图像识别是基于视觉的识别方式，通过对视频图像序列进行一系列处理，实现自身动作的身份识别，是一种非接触式的信息采集技术，适合远距离的步态识别，通常用于机场等公共场所的安检系统，图像识别在使用时，容易受到光照、场景、角度、遮挡等环境因素的影响，且现有算法的识别准确率较低。运动传感器识别是基于非视觉的识别方式，该方式通过将传感器放置在人体的相应位置，利用传感器进行数据采集，再对采集到的数据进行分析处理来识别步态，传感器信号分析算法相对简便，系统简单，实时性好，且基于运动传感器的步态识别相对于基于图像的分析系统而言简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微纳光纤复合传感的步态检测与识别系统，其特征在于：包括光源模块、光纤耦合模块、探测解调模块、信号处理模块、上位机模块和若干微纳光纤复合传感器；/n所述光源模块用于提供扫频光信号并发送至光纤耦合模块；所述光纤耦合模块用于将扫频光信号耦合成若干束扫频光信号并传输至相对应的微纳光纤复合传感器，所述光纤耦合模块耦合出的扫频光信号路数与微纳光纤复合传感器的数量一致；/n所述微纳光纤复合传感器被固定于待测者的足底，膝盖关节，髋关节等处，用于探测相关部位的二维弯曲度、温度、应力和压力等运动信息并发送给探测解调模块；/n所述探测解调模块用于解调微纳光纤复合传感器在探测过程中输出的光信号并发送给信号...

【技术特征摘要】
1.一种基于微纳光纤复合传感的步态检测与识别系统，其特征在于：包括光源模块、光纤耦合模块、探测解调模块、信号处理模块、上位机模块和若干微纳光纤复合传感器；
所述光源模块用于提供扫频光信号并发送至光纤耦合模块；所述光纤耦合模块用于将扫频光信号耦合成若干束扫频光信号并传输至相对应的微纳光纤复合传感器，所述光纤耦合模块耦合出的扫频光信号路数与微纳光纤复合传感器的数量一致；
所述微纳光纤复合传感器被固定于待测者的足底，膝盖关节，髋关节等处，用于探测相关部位的二维弯曲度、温度、应力和压力等运动信息并发送给探测解调模块；
所述探测解调模块用于解调微纳光纤复合传感器在探测过程中输出的光信号并发送给信号处理模块；所述信号处理模块用来将探测解调模块输出的电信号进行采样和算法处理后，传输至上位机模块，所述上位机模块将接收到的信号进行存储、显示和分析；
其中，微纳光纤复合传感器包括顺次连接的多芯光纤(1)、光子晶体光纤(3)和单模光纤(5)，所述单模光纤(5)上设置有拉锥区(6)，所述多芯光纤(1)与光子晶体光纤(3)的连接之处为第一坍塌区(2)，所述光子晶体光纤(3)与单模光纤(5)的连接之处为第二坍塌区(4)。


2.如权利要求1所述的一种基于微纳光纤复合传感的步态检测与识别系统，其特征在于：所述第一坍塌区(2)与光子晶体光纤(3)相对应的一面为第一熔接面(7)，所述第二坍塌区(4)与光子晶体光纤(3)相对应的一面为第二熔接面(8)。


3.如权利要求2所述的一种基于微纳光纤复合传感的步态检测与识别系统，其特征在于：所述多芯光纤(1)包括至少两根纤芯(9)，所述纤芯(9)内的基模光信号(10)传递至第一熔接面(7)时，分为第一反射信号(11)和第一透射信号(12)，所述第一反射信号(11)反射至多芯光纤(1)方向，第一透射信号(12)穿过光子晶体光纤(3)传递至第二熔接面(8)时，分为第二反射信号(13)和第二透射信号(14)，所述第二反射信号(13)反射至多芯光纤(1)方向并与第一反射信号(11)发生干涉形成第一干涉输出信号(18)，所述第一干涉输出信号(18)输出至探测解调模块；
所述第二透射信号(14)进入第二坍塌区(4)，并在第二坍塌区(4)耦合形成耦合信号(15)进入单模光纤(5)，耦合信号(15)在单模光纤(5)的拉锥区(6)前端耦合为拉锥基模光信号(16)和激发的若干第一包层模光信号(17)，所述拉锥基模光信号(16)沿单模光纤(5)的纤芯传递，若干所述第一包层模光信号(17)在拉锥区(6)前端激发、后端耦合至单模光纤(5)的纤芯并与拉锥基模光信号(16)发生干涉形成第二干涉输出信号(19)，所述第二干涉输出信号(19)输出至探测解调模块。


4.如权利要求1所述的一种基于微纳光纤复合传感的步态检测与识别系统，其特征在于：所述微纳光纤复合传感器的制备方法包括以下步骤：
S1、利用光纤熔接机手动模式调节多芯光纤(1)与光子晶体光纤(3)在X轴、Y轴相对位置至光功率值最大，此时，光子晶体光纤(3)的纤芯与多芯光纤(1)的纤芯(9)完全对准，焊接多芯光纤(1)和光子晶体光纤(3)，将多芯光纤(1)切割至200～800um；
S2、将光子晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁磊，余烈，肖适，王骏，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42