يعد تطبيق مرشح الترددات العالية على تسارع المحور z خطوة حاسمة لعزل نبضة الطاقة العالية لضربة الكعب عن الضوضاء الخلفية لحركة الإنسان. تزيل هذه العملية الإشارات منخفضة التردد مثل تذبذبات الجذع وتأرجح الوضعية، مما يسمح للقمم التسارعية الحادة والمميزة الناتجة عن قوى رد فعل الأرض بالظهور. من خلال التركيز على هذه المكونات عالية التردد، تحقق خوارزميات اكتشاف المشي دقة وقوة أعلى بكثير.
تكمن الأهمية الأساسية لترشيح الترددات العالية في بيانات IMU في قدرتها على فصل تذبذبات الجسم البطيئة عن قوى الصدمات المفاجئة. هذا يخلق إشارة واضحة مدفوعة بالنبضات تسمح للخوارزميات بتحديد لحظة ضربة الكعب بدقة.
المحور الرأسي كإشارة المشي الأساسية
هيمنة ميزات الصدمات
يلتقط تسارع المحور z (الرأسي) أهم ميزات الصدمات خلال دورة المشي. نظرًا لأن تبادل القوة الرئيسي بين الجسم والأرض يحدث رأسيًا، يوفر هذا المحور الدليل الأكثر مباشرة لحدث ضربة الكعب.
ديناميكيات قوى رد فعل الأرض
عند الاتصال الأولي، تمارس الأرض قوة صاعدة على القدم، مما يخلق تباطؤًا حادًا. هذه "النبضة" هي التوقيع الأكثر تميزًا في دورة المشي بأكملها، بشرط ألا تحجبه بيانات الحركة الأخرى.
فصل الترددات ووضوح الإشارة
إزالة تذبذبات الجسم البطيئة
يتضمن المشي البشري بشكل طبيعي تأرجحًا بطيئًا وإيقاعيًا وإزاحة رأسية لمركز الكتلة. تعمل هذه المكونات منخفضة التردد كـ "ضوضاء" يمكن أن تخفي التوقيت الدقيق لضربة الكعب داخل موجة أكبر وأكثر سلاسة.
عزل إشارات النبضات
يسمح مرشح الترددات العالية فقط للمكونات سريعة التغير في الإشارة بالمرور. هذا يزيل بشكل فعال الحركة التدريجية للطرف ويسلط الضوء على الارتفاع المفاجئ وعالي التردد الناتج عن اصطدام القدم بالأرض.
تعزيز رؤية القمم
من خلال إزالة حركة "خط الأساس"، يقوم المرشح بتشديد القمم المميزة المرتبطة بالمشي. هذا يجعل الإشارة أسهل بكثير للمعالجة بواسطة الأنظمة الآلية، حيث تصبح القمم محددة بوضوح مقابل خلفية مسطحة.
أداء الخوارزميات وقوتها
تحسين موثوقية الاكتشاف
بدون ترشيح، قد تخطئ خوارزمية الاكتشاف في اعتبار حركة الجسم الكبيرة والبطيئة حدث مشي. يضمن مرشح الترددات العالية أن الخوارزمية تستجيب فقط لـ "الصدمات" عالية الطاقة التي تمثل خطوات فعلية.
تحديد نقاط بداية المشي
يعد تحديد ضربة الكعب بوضوح أمرًا ضروريًا لتمييز بداية دورة مشي جديدة. يضمن الترشيح القوي تحديد نقطة البداية هذه باستمرار، حتى عندما يغير المستخدم سرعة مشيه أو السطح.
فهم المقايضات
خطر تشويه الإشارة
يمكن أن يؤدي ضبط تردد القطع لمرشح الترددات العالية بشكل مرتفع جدًا إلى إزالة أجزاء من إشارة الصدمة نفسها عن طريق الخطأ. إذا كان المرشح شديد العدوانية، فيمكنه تقليل القمم التي تحاول اكتشافها، مما يؤدي إلى خطوات مفقودة.
الحساسية لضوضاء المستشعر
يمكن لمرشحات الترددات العالية أحيانًا تضخيم الاهتزازات الميكانيكية عالية التردد أو الضوضاء الإلكترونية. إذا لم يكن جهاز IMU مثبتًا بشكل آمن، فقد يسلط المرشح الضوء على "خشخشة" المستشعر بدلاً من نبضة ضربة الكعب الفعلية.
كيفية تطبيق هذا على مشروعك
لتنفيذ اكتشاف ضربة الكعب بنجاح، يجب عليك الموازنة بين عزل التردد وسلامة الإشارة.
- إذا كان تركيزك الأساسي هو أقصى دقة للاكتشاف: استخدم مرشح Butterworth من الدرجة الثانية بتردد قطع يتراوح بين 0.5 هرتز و 1 هرتز لمسح تأرجح الوضعية دون تشويه ذروة الصدمة.
- إذا كان تركيزك الأساسي هو ردود الفعل في الوقت الفعلي بزمن استجابة منخفض: قم بتطبيق مرشح بسيط من الدرجة الأولى للترددات العالية لتقليل تأخير الحساب مع الاستمرار في قمع غالبية حركة الجسم منخفضة التردد.
يعد تحسين الاستجابة الترددية لبيانات IMU الخاصة بك الطريقة الأكثر فعالية لتحويل التسارع الخام إلى أداة دقيقة للتحليل الميكانيكي الحيوي.
جدول الملخص:
| الميزة | تأثير ترشيح الترددات العالية | فائدة تحليل المشي |
|---|---|---|
| إشارات التردد المنخفض | يزيل تأرجح الوضعية وتذبذبات الجذع | يزيل الضوضاء الخلفية والمشغلات الخاطئة |
| قمم الصدمات | يشد قمم التسارع عالية الطاقة | تحديد دقيق للحظة ضربة الكعب |
| خط أساس الإشارة | يسوي بيانات الحركة الأساسية | يعزز رؤية القمم للخوارزميات الآلية |
| سلامة البيانات | يعزل ديناميكيات قوى رد فعل الأرض | يضمن نقاط بداية دورة مشي متسقة |
ارفع أداء أحذيتك مع 3515
بصفتنا شركة تصنيع رائدة واسعة النطاق تخدم الموزعين العالميين وأصحاب العلامات التجارية، تستفيد 3515 من رؤى ميكانيكية حيوية متقدمة لتقديم حلول أحذية فائقة. تتيح لنا قدرات الإنتاج الشاملة لدينا دمج التصميم القائم على البيانات عبر جميع الفئات، مما يضمن أن منتجاتنا تلبي أعلى معايير بيئة العمل والمتانة.
من سلسلة الأحذية الواقية الرائدة لدينا والأحذية التكتيكية إلى الأحذية الخارجية وأحذية التدريب والأحذية الرسمية، نقدم التميز في التصنيع بالجملة الذي تحتاجه للبقاء في المنافسة.
شراكة مع 3515 لجلب أحذية عالية الأداء إلى سوقك.
اتصل بنا اليوم لمناقشة متطلباتك بالجملة
المراجع
- Rafael Castro Aguiar, Samit Chakrabarty. Simplified Markerless Stride Detection Pipeline (sMaSDP) for Surface EMG Segmentation. DOI: 10.3390/s23094340
تستند هذه المقالة أيضًا إلى معلومات تقنية من 3515 قاعدة المعرفة .
يسأل الناس أيضًا
- لماذا من الضروري لمصنع الأحذية أن يحافظ على نطاق إنتاج يتراوح من أحذية السلامة إلى أحذية اللباس الرسمية؟
- ما هي خصائص المنسوجات المستخدمة في الأحذية؟ دليل الأداء والمتانة
- ما هي خصائص جلد السويد؟ دليل لملمسه الفاخر والعناية به
- ما هي الطرق الرئيسية لدباغة الجلود وخصائصها؟ اختر الجلد المناسب لمنتجك
- ما هي التطورات المطلوبة في مواد التغليف للأحذية الذكية؟ قم بتوسيع نطاق إنتاجك الصناعي الآن
- ما هي أكبر أفعى سامة في أمريكا الجنوبية؟ الخطر الهائل للأفعى البوشماستر
- كيف تعزز مصانع التصنيع واسعة النطاق الاستقرار وتخفيف المخاطر؟ أمّن نجاح سلسلة التوريد الخاصة بك
- ما هي وظيفة المثبتات في الصباغة النباتية؟ اكتشف ألوانًا نسيجية متينة ونابضة بالحياة