一种基于FPGA的步态检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于FPGA的步态检测系统，其包括数据采集装置、数据处理装置以及响应装置，所述数据采集装置具有一采集端，用以采集步态信号；所述数据处理装置包括FPGA芯片和ARM处理器，所述FPGA芯片与所述数据采集装置电连接，用以基于所述述步态信号生成角度信号并存储，所述ARM处理器与所述FPGA芯片电连接，用以基于所述FPGA芯片存储的所述角度信号产生响应信号；所述响应装置与所述ARM处理器电连接，用以根据所述响应信号进行相应的动作；解决现有的步态检测方法在实际过程的使用中，往往出现反应不及时，响应不明显的问题。响应不明显的问题。响应不明显的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的步态检测系统


[0001]本技术涉及步态识别
，尤其涉及一种基于FPGA的步态检测系统。

技术介绍

[0002]人体运动在日常生活中起着至关重要的作用，检测和分析人体运动，研究人在行走过程中的步态参数不仅对了解人体运动规律，发现肢体间的协调配合决策具有重要的意义，而且在临床诊断、康复医疗、体育科学以及仿生机构与类人机器人等领域也具有重要的意义。近年来，加速度计、陀螺仪等可穿戴惯性传感器也被广泛用于步态事件的检测，有很多研究使用放置在人体腿部、腰部、手腕、胸部等部位的可穿戴传感器测量步态时间参数，如步态事件、步态周期等。
[0003]例如，申请号为CN201710039236的专利技术专利申请公开了一种步态事件检测方法，将惯性测量单元置于被试人员的小腿处，在被试人员于室内行走的过程中，惯性传感器中的角速度数据被获得，由此可利用角速度峰值检测方法确定步态事件。再如，申请号为KR20160124602的专利技术专利申请公开了一种步态事件检测方法，其将三轴加速度计放在测试者第三腰椎到第四腰椎的位置，采集测试者行走时的加速度数据，对竖直向加速度滤波后利用峰值检测法确定步态事件。
[0004]然而上述方法在实际过程的使用中，往往出现反应不及时，响应不明显等缺点，同时上述方法往往针对的是成年人。因此，有必要提出一种新型的、高速的，针对幼儿且反应迅速的步态测量方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种基于FPGA的步态检测系统，用以解决现有的步态检测方法在实际过程的使用中，往往出现反应不及时，响应不明显的问题。
[0006]本技术提供一种基于FPGA的步态检测系统，包括数据采集装置、数据处理装置以及响应装置，所述数据采集装置具有一采集端，用以采集步态信号；所述数据处理装置包括FPGA芯片和ARM处理器，所述FPGA芯片与所述数据采集装置电连接，用以基于所述述步态信号生成角度信号并存储，所述ARM处理器与所述FPGA芯片电连接，用以基于所述FPGA芯片存储的所述角度信号产生响应信号；所述响应装置与所述ARM处理器电连接，用以根据所述响应信号进行相应的动作。
[0007]进一步的，所述数据采集装置为一陀螺仪，所述陀螺仪通过串口与所述FPGA芯片电连接。
[0008]进一步的，所述步态信号包括角速度信号和角加速度信号。
[0009]进一步的，所述FPGA芯片包括FIFO临时存储区、处理区以及RAM区，所述FIFO临时存储区与所述数据采集装置电连接，用以存储所述数据采集装置所采集的步态信号，所述FIFO临时存储区与所述处理区电连接，用于基于所述FIFO临时存储区所存储的步态信号生成所述角度信号，所述处理区与所述RAM区电连接，用以存储所述角度信号。
[0010]进一步的，所述FPGA芯片还包括一MCU比较区，所述RAM区经由MCU比较区与所述ARM处理器电连接，基于所述RAM区存储的所述角度信号与所述MCU比较区中的阈值进行比较后生成所述响应信号。
[0011]进一步的，所述角度信号为角度偏转值。
[0012]进一步的，所述响应装置包括RGB彩灯，所述RGB彩灯与所述ARM处理器电连接，用以根据所述响应信号控制所述RGB彩灯的启闭。
[0013]进一步的，所述响应装置包括语音提示器，所述语音提示器与所述ARM处理器电连接，用以根据所述响应信号控制所述语音提示器的启闭。
[0014]进一步的，所述数据采集装置的数量为多个，所述数据处理装置的数量为多个，多个所述数据处理装置与多个所述数据采集装置一一对应。
[0015]进一步的，其中一所述数据处理装置与所述响应装置电连接，其余所述数据处理装置中的所述ARM处理器均与和所述响应装置电连接的所述数据处理装置中的所述FPGA芯片电连接。
[0016]与现有技术相比，数据采集装置可穿戴于腿上，随着腿部的摆动，可采集步态信号，通过设置的数据处理装置包括FPGA芯片和ARM处理器，FPGA芯片与数据采集装置电连接，用以基于述步态信号生成角度信号并存储，具体的，步态信号为角度值和角加速度值，FPGA芯片内存储有与角度值和角加速度值一一对应的角度信号，因此，当数据采集装置将采集的步态信号传输给FPGA芯片后，FPGA芯片就根据预先存储的对应关系得到一个角度信号，从而能够根据步态信号生成角度信号，并通过ARM处理器与FPGA芯片电连接，用以基于FPGA芯片存储的角度信号产生响应信号，FPGA芯片+ARM处理器的双芯片模式能够快速、准确处理步态信号，并得到所需的角度信号，可判断出步态的正确与否，同时，通过响应装置与ARM处理器电连接，用以根据响应信号进行相应的动作，有效且及时的提醒使用者步态是否正确，适用幼儿的步态校正，有效吸引幼儿的注意力，适用范围更广。
附图说明
[0017]图1为本技术提供的基于FPGA的步态检测系统一实施例中整体的结构示意图；
[0018]图2为本技术提供的基于FPGA的步态检测系统另一实施例中整体的结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图来具体描述本技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本技术的实施例一起用于阐释本技术的原理，并非用于限定本技术的范围。
[0020]如图1所示，本实施例中的一种基于FPGA的步态检测系统，包括数据采集装置100、数据处理装置200以及响应装置300，数据采集装置100具有一采集端，用以采集步态信号；数据处理装置200包括FPGA芯片210和ARM处理器220，FPGA芯片210与数据采集装置100电连接，用以基于述步态信号生成角度信号并存储，ARM处理器220与FPGA芯片210电连接，用以基于FPGA芯片210存储的角度信号产生响应信号；响应装置300与ARM处理器220电连接，用
以根据响应信号进行相应的动作。
[0021]其中，数据采集装置100可穿戴于腿上，随着腿部的摆动，可采集步态信号，通过设置的数据处理装置200包括FPGA芯片210和ARM处理器220，FPGA芯片210与数据采集装置100电连接，用以基于述步态信号生成角度信号并存储，具体的，步态信号为角度值和角加速度值，FPGA芯片210内存储有与角度值和角加速度值一一对应的角度信号，因此，当数据采集装置100将采集的步态信号传输给FPGA芯片210后，FPGA芯片210就根据预先存储的对应关系得到一个角度信号，从而能够根据步态信号生成角度信号，并通过ARM处理器220与FPGA芯片210电连接，用以基于FPGA芯片210存储的角度信号产生响应信号，FPGA芯片210+ARM处理器220的双芯片模式能够快速、准确处理步态信号，并得到所需的角度信号，可判断出步态的正确与否，同时，通过响应装置300与ARM处理器220电连接，用以根据响应信号进行相应的动作，有效且及时的提醒使用者步态是否正确，适用幼儿的步态校正，有效吸引幼儿的注意力，适用范围更广。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的步态检测系统，其特征在于，包括数据采集装置、数据处理装置以及响应装置；所述数据采集装置具有一采集端，用以采集步态信号；所述数据处理装置包括FPGA芯片和ARM处理器，所述FPGA芯片与所述数据采集装置电连接，用以基于所述述步态信号生成角度信号并存储，所述ARM处理器与所述FPGA芯片电连接，用以基于所述FPGA芯片存储的所述角度信号产生响应信号；所述响应装置与所述ARM处理器电连接，用以根据所述响应信号进行相应的动作。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的步态检测系统，其特征在于，所述数据采集装置为一陀螺仪，所述陀螺仪通过串口与所述FPGA芯片电连接。3.根据权利要求1所述的基于FPGA的步态检测系统，其特征在于，所述步态信号包括角速度信号和角加速度信号。4.根据权利要求1所述的基于FPGA的步态检测系统，其特征在于，所述FPGA芯片包括FIFO临时存储区、处理区以及RAM区，所述FIFO临时存储区与所述数据采集装置电连接，用以存储所述数据采集装置所采集的步态信号，所述FIFO临时存储区与所述处理区电连接，用于基于所述FIFO临时存储区所存储的步态信号生成所述角度信号，所述处理区与所述RAM区电连接，用以存储所述角度信号。5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖文杰，邹连英，曹新莉，张扬，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：新型
国别省市：