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嵌入式技术目前已经成为最热门的计算机技术之一。嵌入式产品以其体积小、功耗低、处理能力强等诸多优点,在通讯、网络、工控、医疗、电子等领域发挥着越来越重要的作用。嵌入式技术不断渗透到人们日常生活的各个方面,本文就嵌入式技术在步态信号采集系统中的应用进行了研究。
采用MSP430系列微控制器为核心在EmbeddedWorkbench嵌入式开发平台下设计开发了一种便携式步态数据采集器,用它采集步态数据并存储到大容量的FLASH存储器中,通过USB接口传给PC机以供分析评估人体精神疲劳程度。此系统还带有液晶显示、实时时钟、既可显示步态数据、时间等,同时配合按键提供友好的人机界面。
人体的步态信号中包含一种1/f节律,该节律对人体的精神疲劳评估具有重要意义,本文应用趋势消解分析与小波变换对步态信号进行分析并提取其1/f节律。
由于步态信号很容易受到人的其它非精神因素的影响,对人体精神疲劳的评估具有一定的局限性,因此,本文还分析了与人体精神疲劳状态密切相关的脑电信号。利用小波包分解方法,提取了脑电信号中的四个与人体精神状态有关的基本节律,其中包括1/f节律;并计算各个节律的频带能量比例值,并建立精神疲劳的评估判据,对人体精神疲劳进行了初步评估。
综合以上所提取的步态信号和脑电信号的1/f节律,采用非线性分析的方法,分别计算了两种节律的李亚普诺夫指数、复杂度、近似熵等非线性参数。这些数值与人体的精神疲劳程度密切相关,我们从中归纳了六项非线性判据,用来对人体精神疲劳进行量化评估。