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[IEEE 2018年第40届医学与生物工程学会国际年会(EMBC) - 美国夏威夷檀香山(2018年7月18日-21日)] 2018年第40届IEEE医学与生物工程学会国际年会(EMBC) - 运动状态下多腕部光电容积图心率追踪改进方法
摘要: 在体育锻炼过程中,可穿戴传感设备采集的光电容积图(PPG)信号极易受到运动伪影(MA)干扰,这给心率(HR)估计带来巨大挑战。本文提出一种新框架,可在存在运动伪影的情况下,结合加速度计(ACC)数据利用双导联PPG信号实现精准心率估计。首先采用移动时间窗对PPG信号和ACC信号进行分段,随后通过各时间窗内的联合稀疏谱重建来抑制运动伪影——具体方法是从PPG信号的频谱频率中减去ACC的最大频谱频率。进一步从稀疏谱中最大振幅对应的频率估算每个净化后PPG信号的心率,最终根据各重建PPG信号计算得到的频带功率确定实际心率。该方法使用2015年IEEE信号处理杯数据集验证,平均绝对误差为1.15次/分钟(标准差:2.00次/分钟),平均绝对误差百分比为0.95%(标准差:1.86%)。在准确性方面,本方法优于既往研究报道。
关键词: 加速度计(ACC)、心率(HR)、运动伪影(MA)、联合稀疏谱重建、光电容积图(PPG)
更新于2025-09-23 15:21:01
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使用头戴式显示器进行实时在线日常生活活动识别
摘要: 人类活动识别是热门研究领域之一。该研究成果可应用于军事、商业和健康等诸多其他领域。以谷歌眼镜为主的头戴式显示设备的出现,为这项研究提供了可能。本研究尝试识别日常活动(通常称为环境活动)。系统开发采用智能手机和头戴式显示器在线完成。该系统准确率达到90%以上,由此可见系统能高度准确地识别活动。
关键词: 加速度计、传感器、安卓系统、头戴式显示器
更新于2025-09-23 15:19:57
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[2019年IEEE国际电力、智能计算与系统会议(ICPICS) - 中国沈阳 (2019.7.12-2019.7.14)] 2019年IEEE国际电力、智能计算与系统会议(ICPICS) - 高速650nm光纤通信系统优化设计
摘要: 使用电动轮椅(PW)是一项需要高级感知与运动控制技能的复杂任务。遗憾的是,电动轮椅事故并不罕见,且后果可能十分严重。本文旨在开发技术工具,用于表征使用者在不同场景下的驾驶行为。实验中为电动轮椅配备了实时记录三维加速度的数据采集平台,通过35种不同活动收集数据(涵盖不同速度下的各类驾驶事件:碰撞固定/移动物体、斜坡行驶、跨越多种障碍物)。采用时间序列分析与数据挖掘技术自动检测识别各类事件,比较了四种时序特征的分类准确率:1)时间延迟嵌入;2)时域特征;3)频域特征;4)小波变换。研究分析了35种活动中区分安全/非安全事件的分类效果——本研究将包含不同速度物体碰撞的活动定义为非安全事件,其余为安全事件。仅使用每种活动的五个样本,就实现了98%的非安全事件检测准确率,且误报率低至12%。这项概念验证研究表明,所提方法能基于嵌入式传感器的有限输入,获取电动轮椅使用的情境信息,并自动表征使用者的驾驶行为。
关键词: 辅助技术、加速度计、轮椅、康复机器人、事件检测
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE脉冲功率与等离子体科学会议(PPPS) - 美国佛罗里达州奥兰多(2019.6.23-2019.6.29)] 2019 IEEE脉冲功率与等离子体科学会议(PPPS) - 常压感应耦合等离子体:微型器件面临的挑战
摘要: 使用电动轮椅(PW)是一项需要高级感知与运动控制技能的复杂任务。遗憾的是,电动轮椅事故并不罕见且后果可能严重。本文旨在开发技术工具,用于表征使用者在不同场景下的驾驶行为。实验中为电动轮椅配备了实时记录三维加速度的数据采集平台,通过35种不同活动(涵盖不同速度下的各类驾驶事件:碰撞固定/移动物体、斜坡行驶、跨越多种障碍物)收集数据。采用时间序列分析与数据挖掘技术自动检测识别各类事件,比较了四种时序特征的分类准确率:1)时间延迟嵌入;2)时域特征;3)频域特征;4)小波变换。研究分析了35种活动中安全/非安全事件的分类效果——非安全事件定义为不同速度下的物体碰撞活动,其余归为安全事件。仅用每种活动的五个样本,就实现了98%的非安全事件检测准确率,且误报率低至12%。这项概念验证研究表明,所提方法能基于嵌入式传感器的有限输入,捕捉电动轮椅使用的情境信息并自动表征使用者的驾驶行为。
关键词: 辅助技术、加速度计、轮椅、康复机器人、事件检测
更新于2025-09-19 17:13:59
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[IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 基于悬臂梁结构的光纤微震加速度计理论与实验研究
摘要: 根据煤矿井下环境及微震信号特点,本文提出一种基于悬臂梁结构的光纤微震加速度传感器,建立了其力学模型,分析了灵敏度,并通过B&K振动台测试系统进行实验验证。实验结果表明,该传感器频率响应范围为10Hz-100Hz,满足微震测试要求。
关键词: 光纤光栅、加速度计、微地震、悬臂梁、频率响应
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山 (2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 基于法布里-珀罗腔的光纤加速度传感器
摘要: 提出并制作了一种基于法布里-珀罗干涉仪的紧凑型光纤加速度传感器。实验结果表明,该加速度计的最小可探测加速度为0.928 mg,可用带宽为10-90 Hz。
关键词: 加速度计、幅频特性、灵敏度、法布里-珀罗干涉仪
更新于2025-09-16 10:30:52
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激光测振技术在非稳态条件下水电站大坝结构健康监测中的应用
摘要: 本文首次将激光多普勒测振仪(LDV)应用于水电站厂房非稳态条件下的测量。本研究旨在建立一种方法,将非接触式振动监测纳入混凝土坝结构健康监测体系。我们在斯洛文尼亚径流式布雷日采大坝的启动试验和常规运行期间进行了现场结构振动测量。近几十年来,激光测量技术的快速发展为各类测量任务提供了强大手段。尽管技术不断进步,但激光测量仍局限于稳态环境。本文阐述了如何消除该非稳态场地固有的伪振动和测量噪声。在去除噪声后,若观测到厂房各结构部件特征频率随时间发生显著变化,则可识别其疲劳状态。激光技术的应用旨在补充大型水坝的常规监测工作,因为对完整性参数的观测与分析能为决策提供关键信息,并维持老化水坝的良好结构健康状态。
关键词: 混凝土坝、大坝监测、激光多普勒测振仪、振动、加速度计
更新于2025-09-11 14:15:04
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利用陀螺仪消除可穿戴式光电容积描记法中的运动伪影
摘要: 以腕带或手表形式呈现的可穿戴反射式光电容积脉搏波(PPG)传感器,近期因实时心率(HR)监测应用而备受关注。为精准估算心率(即便在剧烈运动期间),学界着力通过同步采集的加速度计信号消除PPG信号中的运动伪影(MAs)。然而加速度计并非总能测得真实运动伪影——因其不仅记录运动加速度,还包含各轴向对应的重力加速度;此外,所测运动加速度本身也未必与真实运动完全吻合。本文针对加速度计的局限性,提出采用陀螺仪的解决方案。据我们所知,现有研究尚未深入探讨加速度信号在运动伪影消除中的缺陷。我们展示了自主研发的可穿戴反射式PPG传感器,并对比了24名受试者使用陀螺仪与加速度计时的心率估算性能。结果表明:陀螺仪辅助方案(尤其在步行类运动中)的表现优于加速度计辅助方案。
关键词: 可穿戴设备、运动伪影、光电容积描记法、加速度计、陀螺仪
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于集成闪耀光栅波长调制的MEMS加速度计
摘要: 本文报道了一种集成闪耀光栅作为波长调制元件的MEMS光纤加速度计。该加速度计包含V形悬臂梁、垂直对称质量块及集成闪耀光栅。通过体微加工工艺制作了加速度计样机并进行了测试。其带宽为200Hz,在±5.2g测量范围内,100Hz处的光学灵敏度为1.63nm/g,非线性度为0.06%。X轴与Y轴的交叉轴灵敏度分别为2%和4.5%。在全温区-20?C至200?C范围内,温度灵敏度为2.8pm/?C?;谏鲜鎏匦?,该MEMS加速度计可广泛应用于轨道交通和姿态航向传感等领域。
关键词: 闪耀光栅、微传感器、光纤传感器、微加工技术、加速度计、微机电系统
更新于2025-09-10 09:29:36
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[IEEE 2018年第十五届光电与电子传感器国际学术会议(COE)- 波兰华沙(2018年6月17日-2018年6月20日)] 2018年第十五届光电与电子传感器国际学术会议(COE)- 探空火箭导航系统精度估算
摘要: 当代惯性系统技术的成就引发了关于消费级传感器精度如何以及它们是否足以用于导航的问题。我们将研究一种假设的亚音速探空火箭,因为这些对象需要精确且不昂贵的传感器。以下类型的惯性导航系统将被研究:基于光学陀螺仪的系统、高端和低端MEMS系统。此外,还将研究导航误差的各个组成部分。
关键词: 导航、加速度计、系统、陀螺仪、惯性
更新于2025-09-09 09:28:46