一种基于制造技术

本发明专利技术提供了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA与数据融合的人体振动实验坐姿确认系统


[0001]本专利技术涉及智能监测
，特别涉及一种基于
FPGA
与数据融合的人体振动实验坐姿确认系统
。

技术介绍

[0002]智能驾驶中的人机交互和驾乘舒适性的需求引起相关工程应用领域对复杂环境下振动人因工程问题的日益关注，其中人体振动实验作为分析振动环境下的人体动态特性的重要基础，已得到广泛应用
。
[0003]在人体振动实验中，激励引起的受试人员受迫运动及人体自身应激运动均可对实验过程中的人体坐姿产生影响，而坐姿变化会直接影响实验数据采集分析的准确性：如实验间隙休息时受试人员的自适应调整引起的整体或局部姿态变化，实验过程中受试人员与座椅接触区域的不同
、
臀部的水平前后向运动偏移
、
坐骨的扭转运动偏移
、
胸部的俯仰运动偏移等引起的坐姿变化，均不利于准确控制实验过程，进而影响测试的可靠性
。
[0004]目前，确保振动实验过程中的坐姿一致性主要依靠受试人员的主观控制及实验操作员的目视监控与主观评价，存在准确性
、
可靠性
、
稳定性较低的问题，且不易量化评估，因此亟待开发一种能快速
、
有效
、
准确量化人体坐姿的监测系统
。

技术实现思路

[0005]为解决振动环境下的坐姿人体实验准确性和稳定性的问题，本专利技术针对性地提出了一种基于
FPGA/>与数据融合的人体振动实验坐姿确认系统
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供的一种基于
FPGA
与数据融合的人体振动实验坐姿确认系统，其特征在于，包括：坐姿监测模块
、
信息处理模块
、FPGA
信号采集模块
、
状态显示模块
、
存储模块
、PC
端上位机；
[0008]所述
FPGA
信号采集模块分别与所述状态显示模块
、
所述存储模块
、
所述
PC
端和所述信息处理模块连接；所述坐姿监测模块通过所述信息处理模块与所述
FPGA
信号采集模块连接；
[0009]所述坐姿监测模块用于采集人体振动实验中受试人员的坐姿信号；所述信息处理模块用于处理由坐姿监测模块所采集的坐姿信号；所述
FPGA
信号采集模块用于配置数据，实现对所述信息处理模块
、
所述存储模块及所述状态显示模块的控制，并建立与所述
PC
端上位机间的通讯，获取
、
存储及传输
PC
端上位机的配置信息与控制指令；所述存储模块用于数据存储和程序运行；所述状态显示模块用于显示受试人员坐姿信息
、
各传感单元状态信息及受试人员体征参数信息，当传感器单元数据异常或受试人员坐姿异常时，发出警报提醒；所述
PC
端上位机用于对数据进行算法判断，确定异常数据；所述
PC
端上位机与所述
FPGA
信号采集模块通过以太网
UDP
协议传输数据
、
控制指令及配置信息
。
[0010]优选地，所述
PC
端上位机包括数据分析单元
、
存储单元
、
算法判断单元
、
配置与控
制指令单元；所述算法判断单元包括数据预处理子单元
、
坐姿初步判断子单元及异构数据融合子单元，所述数据预处理子单元用于对数据异常值进行检测
、
筛选，指向异常数据源，并由状态显示模块发出警报信息；所述坐姿初步判断子单元用于对受试人员背部
、
臀部与大腿处的压力传感器及六轴运动处理传感器的数据分别进行独立的算法判断，获得相应坐姿初步判断结果；所述背部
、
臀部与大腿处的压力传感器及六轴运动处理传感器的坐姿初步判断结果为同种结果；所述异构数据融合子单元用于融合各传感器的判断结果，并输出最终坐姿判断结果；所述配置与控制指令单元通过
UDP
协议向所述
FPGA
信号采集模块传输配置信息和控制指令；所述数据分析单元
、
所述存储单元通过
UDP
协议接收所述
FPGA
信号采集模块传输的数据信息
。
[0011]优选地，所述异构数据融合子单元设置为决策层融合，用于将受试人员背部
、
臀部与大腿处的压力传感器数据与六轴运动处理传感器的同种初步判断结果融合，得到更为准确的受试人员坐姿判断结果；所述异构数据融合子单元用于将所述坐姿监测模块中脚部处压力传感器
、
角度传感器所得结果并行添加至由六轴运动处理传感器与背部
、
臀部
、
大腿处的压力判断出的准确坐姿判断结果中，得到最终判断结果并传输至所述
FPGA
信号采集模块，并由状态显示模块显示坐姿状态信息
。
[0012]优选地，所述
FPGA
信号采集模块包括信号采集控制逻辑
、
存储控制逻辑
、
状态显示控制逻辑以及数据通信逻辑
。
所述信号采集控制逻辑用于控制所述信息处理模块；所述存储控制逻辑用于控制所述存储模块；所述状态显示控制逻辑用于控制所述状态显示模块；所述数据通信逻辑逻辑可实现与所述
PC
端上位机数据交互；所述
FPGA
信号采集模块用于控制信息处理模块处理坐姿信号，所述存储模块用于存储所述信息处理模块处理后的坐姿信号，所述
PC
端上位机用于分析
、
再存储所述信息处理模块处理后的坐姿信号；所述
FPGA
信号采集模块可接收所述
PC
端上位机的配置指令与控制信息，并对所述存储模块进行读写操作
。
[0013]优选地，所述坐姿监测模块包括柔性薄膜压力传感器
、
角度传感器
、
六轴运动处理传感器；所述柔性薄膜压力传感器固定于人
‑
椅交互面及脚垫上表面，其中所述人
‑
椅交互面处的薄膜压力传感器用于采集受试人员背部
、
臀部与大腿位置的压力信息，判断受试人员与座椅间接触情况；所述脚垫上表面处的薄膜压力传感器用于采集受试人员双脚支撑面的压力信息，判断受试人员脚部支撑情况；所述角度传感器安装于受试人员大腿与腹部之间，用于采集受试人员大腿与腹部间的角度；所述六轴运动处理传感器置于人体腰部，用于进一步判断受试人员背部
、
臀部与大腿处的受力情况<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
FPGA
与数据融合的人体振动实验坐姿确认系统，其特征在于，包括：坐姿监测模块
、
信息处理模块
、FPGA
信号采集模块
、
状态显示模块
、
存储模块以及
PC
端上位机；所述
FPGA
信号采集模块分别与所述状态显示模块
、
所述存储模块
、
所述
PC
端和所述信息处理模块连接；所述坐姿监测模块通过所述信息处理模块与所述
FPGA
信号采集模块连接；所述坐姿监测模块用于采集人体振动实验中受试人员的坐姿信号；所述信息处理模块用于处理由坐姿监测模块所采集的坐姿信号；所述
FPGA
信号采集模块用于配置数据，实现对所述信息处理模块
、
所述存储模块及所述状态显示模块的控制，并建立与所述
PC
端上位机间的通讯，获取
、
存储及传输
PC
端上位机的配置信息与控制指令；所述存储模块用于数据存储和程序运行；所述状态显示模块用于显示受试人员坐姿信息
、
各传感单元状态信息及受试人员体征参数信息，当传感器单元数据异常或受试人员坐姿异常时，发出警报提醒；所述
PC
端上位机用于对数据进行算法判断，确定异常数据；所述
PC
端上位机与所述
FPGA
信号采集模块通过以太网
UDP
协议传输数据
、
控制指令及配置信息
。2.
根据权利要求1所述的一种基于
FPGA
与数据融合的人体振动实验坐姿确认系统，其特征在于，所述
PC
端上位机包括数据分析单元
、
存储单元
、
算法判断单元
、
配置与控制指令单元；所述算法判断单元包括数据预处理子单元
、
坐姿初步判断子单元及异构数据融合子单元，所述数据预处理子单元用于对数据异常值进行检测
、
筛选，指向异常数据源，并由状态显示模块发出警报信息；所述坐姿初步判断子单元用于对受试人员背部
、
臀部与大腿处的压力传感器及六轴运动处理传感器的数据分别进行独立的算法判断，获得相应坐姿初步判断结果；所述背部
、
臀部与大腿处的压力传感器及六轴运动处理传感器的坐姿初步判断结果为同种结果；所述异构数据融合子单元用于融合各传感器的判断结果，并输出最终坐姿判断结果；所述配置与控制指令单元通过
UDP
协议向所述
FPGA
信号采集模块传输配置信息和控制指令；所述数据分析单元
、
所述存储单元通过
UDP
协议接收所述
FPGA
信号采集模块传输的数据信息
。3.
根据权利要求1所述的一种基于
FPGA
与数据融合的人体振动实验坐姿确认系统，其特征在于，所述异构数据融合子单元设置为决策层融合，用于将受试人员背部
、
臀部与大腿处的压力传感器数据与六轴运动处理传感器的同种初步判断结果融合，得到更为准确的受试人员坐姿判断结果；所述异构数据融合子单元用于将所述坐姿监测模块中脚部处压力传感器
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张筱璐，林森，宋希晨，陈相玉，王新伟，余培锦，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：