Αναγνώριση και παρακολούθηση κίνησης άνω άκρου με αξιοποίηση τεχνολογίας Bluetooth Low Energy

• Κύριος συγγραφέας: Σικερίδης, Δημήτριος
• Άλλοι συγγραφείς: Αντωνακόπουλος, Θεόδωρος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2016
• Θέματα: Σύστημα κατάδειξης σημείων; Αδρανειακοί αισθητήρες; Τετραδόνια; Συμπληρωματικά φίλτρα; Pointing system; IMU; Bluetooth low energy; Wearable; Quaternion; Explicit complementary filters; 681.2

Στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής αναπτύχθηκε ένα wearable σύστημα κατάδειξης σημείων σε οθόνη που βασίζεται στην ασύρματη καταγραφή δεδομένων κίνησης από δύο αδρανειακούς αισθητήρες IMUs (γυροσκόπιο και επιταχυνσιόμετρο) τοποθετημένους στο άνω άκρο του χρήστη. Στόχος του συστήματος είναι η εύρεση πάνω σε οθόνη προβολής του σημείου το οποίο δείχνει ο χρήστης με το άνω άκρο του. Η διπλωματική καθώς και η ανάπτυξη του συστήματος επικεντρώνεται σε τρία μέρη: στην ασύρματη μεταφορά δεδομένων κίνησης, στον αλγόριθμο εύρεσης της θέσης κατάδειξης στην οθόνη και τέλος, στην αξιολόγηση του συστήματος μέσω πειραματικής διαδικασίας. Για την υλοποίηση του συστήματος αναπτύχθηκε πρωτότυπο σύστημα τεχνολογίας Bluetooth Low Energy (BLE) συνδυασμένο με αδρανειακό αισθητήρα IMU. Για την αποστολή των δεδομένων κίνησης μέσω πρωτοκόλλου BLE αναπτύχθηκε εφαρμογή που εκτελείται στο ενσωματωμένο σύστημα και για τη λήψη και καταγραφή δεδομένων αναπτύχθηκε εφαρμογή σε γραφικό περιβάλλον Windows 10. Η εύρεση της θέσης στην οποία δείχνει ο χρήστης του συστήματος γίνεται με την αξιοποίηση του προσανατολισμού του άνω άκρου του που επιτυγχάνεται με τη χρήση συμπληρωματικού φίλτρου (Explicit Complementary Filter), που συνδυάζει δεδομένα από τα επιταχυνσιόμετρα και τα γυροσκόπια της διάταξης. Η εκτίμηση της τελικής θέσης πάνω στην οθόνη γίνεται με την επίλυση γεωμετρικών εξισώσεων που βασίζονται σε χαρακτηριστικά του χώρου. Για την εύρεση των χαρακτηριστικών αυτών αναπτύχθηκε μια διαδικασία εκπαίδευσης του συστήματος. Κατά τη διάρκεια της διπλωματικής έγινε αξιολόγηση της λειτουργίας του συστήματος μέσω πειραματικής διαδικασίας που αναπτύχθηκε για αυτόν τον σκοπό. Εκτός από το πρωτότυπο που αναπτύχθηκε, η επαλήθευση λειτουργίας του συστήματος έγινε και με χρήση αισθητήρων εμπορίου και συγκεκριμένα αισθητήρων Shimmer. Τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την αποδοτικότητα του συστήματος με ακρίβεια της τάξης του 1 cm για απόσταση 1.5 μέτρου από αυτήν.