李江慧 连春快 李玉榕

基于惯性传感器的穿戴式步态分析系统设计与实现

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（1. 福州大学海洋学院，福州 350003； 2. 福州大学福建省医疗器械和医药技术重点实验室，福州 350108）

步态分析是对下肢运动情况量化评估的重要手段。本文采用基于惯性传感器的步态时空参数估计算法，根据穿戴在小腿上的惯性传感器节点检测步态事件点，再对穿戴在脚跟处的惯性传感器加速度信号进行双重积分计算步长，根据步态时相校正加速度信号以提高步长估计精度。本文设计并实现了基于惯性传感器的步态数据节点采集，完成了硬件和软件的设计。为了验证系统的可靠性和准确性，对3个志愿者进行实验。比较本文设计的步态分析系统和商用locometrix步态分析仪的结果，步长、步速和步频的平均相对误差分别为5.21%、4.51%和11.87%。结果表明利用本文研制的穿戴式步态分析系统能精确估计步态时空参数。

步态分析；惯性传感器；步态时空参数; 智慧医疗

0 引言

步行是人类赖以生存的活动方式之一，人类通过深入研究步行的机制后发现，步行运动需要肌肉系统、神经系统及骨骼系统的协调配合[1]，若其中任一环节出现问题，都可能导致步态异常甚至丧失步行能力。临床上越来越多地使用步态分析对患者的下肢运动情况进行量化分析[2]，并与正常人的步态数据对比来评估患者的病情，特别对于一些早期不容易被发现的下肢疾病的诊断更有意义。……