基于贝叶斯分类算法的电子呼啦圈设计.docx

2017年第36卷第10期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)99

DOI：10.13873/J.1000—9787(2017)10—0099—03

基于贝叶斯分类算法的电子呼啦圈设计

段鹏鹏1,周宇2,张俊康1,张卓1,方凯1

(1.浙江工业大学计算机科学与技术学院，浙江杭州310000;

2.上海交通大学机械与动力学院，上海200000)

摘要：针对实体的呼啦圈体积大，不易携带，使用不当可能对身体造成伤害的问题，设计了一种基于贝叶斯分类算法的电子呼啦圈。系统使用三轴加速度计采集呼啦圈旋转时腰部的加速度信号，经卡尔曼滤波后，提取特定周期内的波形特征并以此训练贝叶斯分类器，利用训练后的分类器对实时滑动窗口内加速度计数据进行判断是否符合转实体呼啦圈腰部的运动特征，并将分类结果通过蓝牙发送至Android终端。实验证明：该设计功耗低，实时性好，准确率高。

关键词：贝叶斯分类；卡尔曼滤波；呼啦圈；三轴加速度计；滑动窗口

中图分类号：TP212.9文献标识码：A文章编号：1000—9787(2017)10—0099—03

DesignofelectronicHulahoopbasedonBayesclassificationalgorithm

DUANPeng-peng1,ZHOUYu2,ZHANGJun-kang1,ZHANGZhuo1,FANGKai1

(1.SchoolofComputerScienceandTechnology,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310000,China;

2.SchoolofMechanicalEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200000,China)

Abstract:AimingatproblemthatHulahoopisbulky,hardtocarry,andimproperusagemaydoharmtothebody,anelectronicHulahoopbasedonBayesclassificationalgorithmisdesigned.Athree-axisaccelerometerisusedtocaptureaccelerationsignalatwaistwhentesterdoinghulahoopexercise,traintheNaiveBayesianclassifierbythewavecharacteristicswithinagivenperiodafterKalmanfiltering,thetrainedclassifieriscarriedouttoanalyzethereal-timedatainslidingwindow,thensendtheresulttoandroidterminalbyBluetooth.Theresultsprovethatthesystemisprecisionwithlow-powerconsumption,goodreal-time.

Keywords:Bayesclassification;Kalmanfiltering;Hulahoop;three-axisaccelerometer;slidingwindow

0引言

目前呼啦圈运动非常流行，是一项可以瘦身减肥的体育活动同时又兼具娱乐性[1],但是传统的呼啦圈体积大、不方便携带，需要较大的空间才能运动。同时传统呼啦圈在甩动时会撞击腹部、背部内的脏器（如肾脏），选择不当容易伤及脏腑。

文献[2]中设计的电子呼啦圈以Z轴的加速度绝对值将呼啦圈运动划分为4种快慢不同的状态，并将腰部扭动数据同步点阵屏转动。该方法抗干扰性差，未考虑呼啦圈旋转时腰部不是单一的平面运动而