挑战杯项目立项书

序号：编码：长安大学第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛项目立项申报书作品名称：便携式多功能人体平衡检测仪所在学院：信息工程学院申报者姓名（集体名称）：黄小龙、王文翰、俞鼎鼎、林宇聪、魏泽发、谭永、习敏、陈继宇类别：□自然科学类学术论文□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文□科技发明制作A类√科技发明制作B类类型：□个人项目√集体项目长安大学“挑战杯”竞赛组委会制1说明1．申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2．申报者在填写本立项书时首先根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，然后根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3．表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4．学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上。5．本立项书须按要求由各院系竞赛组织协调机构统一报送。6．其他参赛事宜请向各院系竞赛组织协调机构咨询。2A1．申报者情况（个人项目）说明：必须由申报者本人按要求填写，申报者情况栏内必须填写个人作品的第一作者（承担申报作品60%以上的工作者）；申报者情况姓名性别出生年月学院专业现学历年级学制年入学时间作品名称手机与宿舍电话紧急联系电话合作者姓名性别年龄学历所在学院指导教师姓名学院职称研究领域联系方式作品经费预算及用途（完成作品经费以自筹为主，学校将酌情评审资助。本栏应当包含：自筹经费保障说明，花销用途和分期花销计划，可另附页）3A2申报者情况（集体项目）说明：1．必须由申报者本人按要求填写；2．申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；若学历相同需按对项目贡献大小排列。申报者代表情况姓名黄小龙性别男出生年月1993.06学院信息工程学院专业、年级测控技术与仪器、2012级学历本科学制4年入学时间2012作品名称便携式多功能人体平衡检测仪手机与宿舍电话[phone]紧急联系电话[phone]其他作者情况姓名性别所在院系班级学历课题组分工王文翰男信息工程学院2012240801本科俞鼎鼎男信息工程学院2012240802本科林宇聪男信息工程学院2012240801本科魏泽发男信息工程学院2012240801本科谭永男信息工程学院2012240801本科习敏女信息工程学院2012240801本科陈继宇女信息工程学院2012240801本科指导教师姓名学院职称研究领域联系方式高涛信息工程学院副教授电子信息13572163987作品经费预算及用途（完成作品经费以自筹为主，学校将酌情评审资助。本栏应当包含：自筹经费保障说明，花销用途和分期花销计划，可另附页）4B1．申报立项作品情况（自然科学类学术论文）说明：1．必须由申报者本人填写；2．作品分类请按作品的学术方向或所涉及的主要学科领域填写；3．硕士研究生、博士研究生作品不在此列。作品全称作品分类（）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品分类的理论依据作品研究的目的和基本思路研究过程设计（时间阶段、研究内容、研究目标、成果形式）5作品的科学性、先进性及独特之处作品的实际应用价值和现实意义学术论文文摘指导教师推荐意见（手写）签名：年月日指导教师推荐意见（手写）签名：年月日6B2．申报作品情况（哲学社会科学类社会调查报告和学术论文）说明：必须由申报者本人填写；作品全称作品所属领域（）A哲学B经济C社会D法律E教育F管理作品撰写的目的和基本思路研究过程设计（时间阶段、研究内容、研究目标、成果形式）作品的科学性、先进性及独特之处7作品的实际应用价值和现实指导意义作品摘要拟采用调查方式□走访□问卷□现场采访□人员介绍□个别交谈□亲临实践□会议□图片照片□书报刊物□统计报表□影视资料□文件□集体组织□自发□其它指导教师推荐意见（手写）签名：年月日指导教师推荐意见（手写）签名：年月日8B3．申报作品情况（科技发明制作）说明：1．必须由申报者本人填写；2．作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称便携式多功能人体平衡检测仪作品分类（B）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品分类的理论依据本作品旨在设计一种操作简单、功耗较低的手持型人体平衡性检测设备。本作品设计包括处理器核心模块、电源供电模块、数据采集放大模块、人机交互模块、数据通讯模块、数据存储模块、系统软件设计、系统测试模块、系统设置模块、信息管理模块。系统的硬件部分包括测试平台和目标板两部分。包括LM3S9D90单片机、放大电路、通讯模块、存储模块、显示模块以及电源等几个部分；软件的核心部分是数据分析处理模块，此外还包括通信模块、人机交互界面。这里的各种硬件模块和软件实现都与电子有关，具体属于信息技术里的电子和电信领域。9作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标由于现代社会的生活模式，老人独居已经成为一种不可避免的趋势。然而在缺少监护的条件下，老人的安全问题缺少保障。失去平衡后跌倒是对老人健康和生命安全最严重的威胁事件。在老年人失去平衡发生跌倒后，最重要的是要及时获得救助，以减低伤害。建立一个便携式人体平衡检测仪非常重要。通过设计一款基于这些高科技技术的便携式人体平衡监测系统，对人体的行为进行分析计算，在认为当前人体失去平衡后跌倒在地并急需紧急援助时，通过无线通信将当前人体所处位置及伤害事件发生时间及时报告给指定看护人，以便获得及时救助。该便携式平衡监测系统可以在不影响使用者日常活动的前提下使用，在一定程度上可以给老年人及其看护人以心理依靠，使其可以放心的进行日常活动，甚至可以放心的进行轻度的户外活动，提高了老年人的生活质量，也减轻了其看护人的压力，对促进社会健康发展也有一定的积极作用。作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。）国内外对人体平衡进行监测的方法很多，按照信号采集的方式来看，可以大致分为3种类型：基于视频采集的人体平衡监测系统，基于声音信号的人体平衡监测系统，基于可穿戴的传感器的人体平衡监测系统。通过对人体平衡状态的研究和分析，并综合考虑了各种人体行为监测技术的提出，设计一种可以在便携式设备中对人体平衡状态进行监测的方案；并引入了GPS定位技术和GPRS无线通信技术，实现一个能够及时让看护人获得当前使用者平衡状态的监测系统。10研究过程设计（时间阶段、研究内容、研究目标、成果形式）作品最终可展示的形式√实物、产品□模型□图纸□磁盘□现场演示√图片□录像√样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测本作品提出了一种可以在便携式设备中对人体平衡状态进行监测的方案；并引入GPS定位技术和GPRS无线通信技术，实现了一个能够及时让看护人获得当前使用者平衡状态的监测系统。在人口结构老龄化问题日益严重的今天，使用该作品为独自活动的老年人实现一款人体平衡监测系统，使得他们在失去平衡跌倒在地后及时获得救助，可以在很大程度上保障他们的人生安全。具有广泛的市场拓展空间和显著的经济效益。专利申报情况□提出专利申报申报号申报日期年月日□已获专利权批准批准号批准日期年月日□拟提出专利申请指导教师推荐意见（手写）签名：年月日指导教师推荐意见（手写）签名：年月日11C．作品立项申请书（请附于申报书后）说明：不同类型的作品都需要根据作品特点，按照以下提纲进行撰写。一、项目研究的目的意义二、当前的研究及应用现状（附参考文献）三、主要研究内容四、主要实施方案及可行性分析（包括有关方法、技术路线、实验手段、关键技术等说明）五、预期目标或研究成果12D．作品审查及评审意见院（系）审查意见签字盖章年月日专家组评审意见签字盖章年月日竞赛组委会意见（是否立项，是否资助）签字盖章年月日13作品立项申请书一、项目研究的目的意义中国即将步入老龄化社会，由于现代社会的生活模式，老人独居已经成为一种不可避免的趋势。然而在缺少监护的条件下，老人的安全问题缺少保障。失去平衡后跌倒是对老人健康和生命安全最严重的威胁事件。在老年人失去平衡发生跌倒后，最重要的是要及时获得救助，以减低伤害。因此，建立一个便携式人体平衡检测仪非常重要。二、当前的研究及应用现状（附参考文献）三、主要研究内容1、处理器核心模块的硬件设计2、电源供电模块的硬件设计3、数据采集方法模块的硬件设计4、人机交互模块的硬件设计5、数据通讯模块的硬件设计6、数据存储模块的硬件设计7、系统设置模块的软件设计8、信息管理模块的软件设计四、主要实施方案及可行性分析（包括有关方法、技术路线、实验手段、关键技术等说明）目前国内外对人体平衡进行监测的方法很多，发展至今，按照信号采集的方式来看，可以大致分为3种类型：基于视频采集的人体平衡监测系统，基于声音信号的人体平衡监测系统，基于可穿戴的传感器的人体平衡监测系统。下面就这三种检测系统进行分析比较，并提本检测系统的实现方式。基于视频采集的人体平衡监测系统14基于视频采集的人体平衡监测系统通过一定数量的摄像机获取人体的运动情况的画面，经过特定的图像处理方面的算法，判断图像中是否存在有人体失去平衡的特征。国外已经开发出了一些具有此类功能的实时系统。（1）MIT开发的Pfinder系统Pfinder系统通过在固定位置放置的摄像机，实时跟踪人的行为并进行分析。该系统可以适应多种类型的场合，但是要求人体的图像没有被其他物体遮挡，并且只能分析单个的、站立的人体。（2）CMU开发的VSAM系统VSAM全称为VisualSurveillanceandMonitoring,是用于场景监控的视频自动解析技术。该系统使用模拟场景中的模拟物体来代替人力监控，以避免昂贵的费用和对监控者的不确定威胁。（3）Maryland开发的W4系统W4即What,Where,When,Who。该系统对人体动作进行实时视觉监控，能够定位个体，并分解出人体的各个部分；不仅可以检测人体是否背负物品，还可以识别人体的行走、站立、端坐、平躺、侧卧等标准姿态。国内的一些科研机构比如中科院自动化研究所的模式识别国家重点实验室（NLPR）的视觉监控小组在人体运动的视觉分析、交通场景事件分析和智能轮椅的视觉导航等方面取得了很多成果。这种基于视频信息的系统具有识别效果好的特点，但是这种系统要求摄像机安装在预先设定的位置，而摄像机的视角又有一定的局限，15这就限制了监测区域和监测范围。当人体在活动时离开了摄像机的监测范围，该系统将不能为他们的安全提供预定的保障。而且这种使用摄像机的持续监控也容易造成个人隐私的泄露，具有潜在的不安全性。基于声音信号的人体平衡监测系统基于声音信号的人体平衡监测系统是通过收集人体在活动时产生的声音信号进行分析，监测其中是否存在有人体在失去平衡后发生跌倒时产生的特定音频来进行判定。因为受到所在场合的杂音以及人体其他情况下发出的声音的干扰，这种方法效果较差，只能在特定场合使用或者仅仅作为其他方法的辅助检测方法。基于可穿戴的传感器的人体平衡监测系统基于可穿戴的传感器的人体平衡监测系统是将袖珍传感器植入人体的其它穿戴的设备中，比如小挂件、衣服、鞋子等。国内设计了一套基于模式识别的人体平衡检测系统。该系统的平衡判断分为3个步骤：1.使用支持向量机的1-ClassSVM算法实现Pre-processing,将包含绝大部分真实跌倒的数据和一部分非跌倒数据的疑似跌倒