【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及惯性导航，尤其涉及一种基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法及系统。
技术介绍
1、在相关技术中，可通过穿戴惯性导航单元，来检测穿戴惯性导航单元的部位在各个时刻的位置信息，然而，对于动作或姿态的错误，难以直接进行反馈和引导，导致对于动作或姿态的矫正作用不佳。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法及系统，能够解决对于动作或姿态的错误，难以直接进行反馈和引导的技术问题。
2、根据本专利技术的第一方面，提供一种基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法,包括：
3、在待测人员的下肢的多个位置上设置导航引导单元，其中，每个导航引导包括惯性导航单元和震动引导单元，所述多个位置包括胯部位置、膝部上方位置、膝部下方位置以及脚踝位置，所述震动引导单元包括多个震动组件，所述惯性导航单元用于确定各个导航引导单元在多个时刻的位置信息，所述多个震动组件相互连接形成圆环形，用于使下肢穿戴所述震动引导单元时能够感受到多个角度的震动；
4、在初始时刻，获取多个导航引导单元在预设坐标系中的初始位置信息，其中，预设坐标系为在待测人员所处空间内建立的三维坐标系，所述初始位置信息为三维位置信息；
5、在所述初始时刻后续的第i个时刻，获取多个导航引导单元的实测位置信息；
6、将所述初始位置信息和所述第i个时刻的实测位置信息，以及位置预测模型，获得多个导航引导单元在第i个时刻至当前脚步的结束时刻之间的多个时刻的
7、根据第i个时刻的所述预测位置信息和所述实测位置信息，确定震动引导单元的多个震动组件中，在第i个时刻执行震动处理的目标震动组件，以及目标震动组件的震幅；
8、根据所述目标震动组件和所述目标震动组件的震幅，使所述震动引导单元进行震动，以对待测人员的下肢动作进行引导。
9、根据本专利技术的第二方面，提供一种基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制系统，包括：
10、设置模块，用于在待测人员的下肢的多个位置上设置导航引导单元，其中，每个导航引导包括惯性导航单元和震动引导单元，所述多个位置包括胯部位置、膝部上方位置、膝部下方位置以及脚踝位置，所述震动引导单元包括多个震动组件，所述惯性导航单元用于确定各个导航引导单元在多个时刻的位置信息，所述多个震动组件相互连接形成圆环形，用于使下肢穿戴所述震动引导单元时能够感受到多个角度的震动；
11、初始位置信息模块，用于在初始时刻，获取多个导航引导单元在预设坐标系中的初始位置信息，其中，预设坐标系为在待测人员所处空间内建立的三维坐标系，所述初始位置信息为三维位置信息；
12、实测位置信息模块，用于在所述初始时刻后续的第i个时刻，获取多个导航引导单元的实测位置信息；
13、预测位置信息模块，用于将所述初始位置信息和所述第i个时刻的实测位置信息，以及位置预测模型，获得多个导航引导单元在第i个时刻至当前脚步的结束时刻之间的多个时刻的预测位置信息；
14、目标震动组件模块，用于根据第i个时刻的所述预测位置信息和所述实测位置信息，确定震动引导单元的多个震动组件中，在第i个时刻执行震动处理的目标震动组件，以及目标震动组件的震幅；
15、引导模块，用于根据所述目标震动组件和所述目标震动组件的震幅，使所述震动引导单元进行震动，以对待测人员的下肢动作进行引导。
16、技术效果：根据本专利技术，可通过惯性导航单元测量下肢的多个部位在各个时刻的实测位置信息，并通过位置预测模型来确定与正常动作对应的各个时刻的预测位置信息，从而可基于实测位置信息和预测位置信息之间的误差来确定目标震动组件及其震幅，从而通过震动对待测人员进行反馈，可通过实时的反馈对待测人员的动作和姿态进行引导，提升对于动作和姿态的矫正作用。在确定当前脚步的预测结束时刻时，可通过各个导航引导单元的位置信息来确定大腿和小腿之间的夹角，并基于脚步动作的规律来分情况求解当前脚步的预测结束时刻，提升预测结束时刻的准确性和客观性。在选择目标震动组件时，可通过实测位置信息与预测位置信息之间的向量的方向角，与各个震动组件的设置角度来选择目标震动组件，从而可通过目标震动组件的震动来提示待测人员矫正动作或姿态的方向，提升矫正准确性。在确定目标震动组件的震幅时，可使预测位置信息和实测位置信息之间的误差与目标震动组件的震幅成正比，从而可直观地表达预测位置信息和实测位置信息之间的误差，从而对待测人员进行更准确的反馈，提升矫正准确性。在训练位置预测模型时，可考虑位置预测模型获得预测位置信息的时刻，从而对位置预测模型在多个时刻获得的预测位置信息与实测位置信息之间的误差进行加权，提升损失函数的准确性。并且，可在训练过程中，使各个导航单元在当前脚步的时间段中的平均误差与平均历史位置误差之间的差距缩小，使得位置预测模型可输出与当前恢复状况相适应的预测位置信息，使得动作和姿态的矫正过程更符合当前恢复状况，有助于待测人员的行走动作和姿态的恢复。
17、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本专利技术。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本专利技术的其它特征及方面将更清楚。
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1.一种基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，将所述初始位置信息和所述第i个时刻的实测位置信息，以及位置预测模型，获得多个导航引导单元在第i个时刻至当前脚步的结束时刻之间的多个时刻的预测位置信息，包括：
3.根据权利要求2所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，在当前脚步为待测人员的下肢迈出的第1步的情况下，根据大腿和小腿的最大预设夹角和最小预设夹角，以及第i个时刻的实测位置信息和第i-1个时刻的实测位置信息，确定当前脚步的预测结束时刻，包括：
4.根据权利要求3所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，根据所述平均最大夹角和所述平均最小夹角，以及第i个时刻的实测位置信息和第i-1个时刻的实测位置信息，确定当前脚步的预测结束时刻，包括：
5.根据权利要求3所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，根据第i个时刻的所述预测位置信息和所述实测位置信息，确定震动引导单元的多个震动组件
6.根据权利要求5所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，根据所述预测位置信息、所述实测位置信息，以及每个震动组件与所述圆环形的形心之间的连线与所述惯性导航单元的正前方之间的设置角度，确定执行震动处理的目标震动组件，包括：
7.根据权利要求6所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，根据所述预测位置信息和所述实测位置信息，确定所述目标震动组件的震幅，包括：
8.根据权利要求1所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，所述位置预测模型的训练方法包括：
9.根据权利要求8所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，在当前脚步的时间段中，根据位置预测模型在各个时刻获得的各个时刻预测位置信息、各个时刻的实测位置信息，以及所述平均历史位置误差，确定所述位置预测模型的损失函数，包括：
10.一种基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，将所述初始位置信息和所述第i个时刻的实测位置信息，以及位置预测模型，获得多个导航引导单元在第i个时刻至当前脚步的结束时刻之间的多个时刻的预测位置信息，包括：
3.根据权利要求2所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，在当前脚步为待测人员的下肢迈出的第1步的情况下，根据大腿和小腿的最大预设夹角和最小预设夹角，以及第i个时刻的实测位置信息和第i-1个时刻的实测位置信息，确定当前脚步的预测结束时刻，包括：
4.根据权利要求3所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，根据所述平均最大夹角和所述平均最小夹角，以及第i个时刻的实测位置信息和第i-1个时刻的实测位置信息，确定当前脚步的预测结束时刻，包括：
5.根据权利要求3所述的基于微惯性导航的下肢位姿模糊引导控制方法，其特征在于，根据第i个时刻的所述预测位置信息和所述实测位置信息，确定震动引导单...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘明明，魏明生，波波夫·尤金·亚历山德罗维奇，李顺才，王迪，法里多丁·沙里亚蒂·穆罕默德，刘松，陈翀，吕南宁，李洪叶，
申请(专利权)人：连云港市第二人民医院连云港市临床肿瘤研究所，
类型：发明
国别省市：
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