0 引言
人体运动是自然界最复杂的运动之一[1]。对于人体运动的研究已经逐渐发展成一门专业学科，即运动生物力学[2]。人体运动状态的检测及识别是运动生物力学的重要组成部分，也为获取人体运动参数提供了极大的方便，对军事、医学和助力机器人等技术的发展均有重要意义。
本文提出了采用脉冲式多普勒超声波检测骨骼肌的运动速度大小来判断人体的运动状态的方法，并利用家用胎心仪作为骨骼肌运动信号的检测设备，简化了超声检测过程，为人体运动的快速检测提供了方法。菲律宾政府
1 超声波检测人体运动机理
人体在运动时，骨骼肌快速而有力地收缩，产生的拉力即通过膛传到骨上，牵连骨骼引起运动，并在运动过程中做功。
超声波作为一种高频信号，能够渗透到人体内得到较深的肌肉的信息。通过研究多普勒超声波检测机理，得出频率信号与被测肌肉的速度之间的关系[3]。
利用多普勒超声波的多普勒效应，可以测出人体肌肉的收缩速度。脉冲式多普勒超声波是由同一个(或一组)晶片发射并接收超声波的，而脉冲式多普勒超声波相对于连续多普勒超声波而言，具有定点测量的优势，用较少的时间发射，更多的时间接收，由于采用深度选通技术，因此可进行定点测定，因而具有很高的距离分辨力，可以检测很小的区域并且能够实时的输出该区域的速度。
2 脉冲式多普勒信号采集装置
理想的骨骼肌运动信号识别装置为B超仪，自主开发一套脉冲式多普勒超声波收发系统所需的时间过长、投入资金过大、过程过于繁琐，为此，本项目采用能够收发脉冲式多普勒超声波信号，并能检测速度的胎心仪作为骨骼肌运动信号的检测系统。常用的医用B超仪的超声脉冲收发频率为3-7MHz，对于脂肪含量较高的被测者，检测频率为3-3.5MHz，而目前常用的、检测胎儿心跳频率的胎心仪频率一般为2.5-4.5MHz，故二者的频率有重叠部分，能够检测到骨骼肌运动信号。该胎心仪的各项检测系数如表1所示。
表1 胎心仪检测参数
参数名称数据
超声发射频率4MHz
脉冲重复频率——
测量范围0-0.35s
超声输出强度<10Mw/cm2
拱猪技巧声音采样频率8KHz
输出频率范围500-3000dB 鉴于人体上肢运动比下肢运动简单，且易于采集信号，故本项目拟采集上肢运动信号以进行处理。手臂屈伸运动是很常见动作，当肱二头肌收缩使肘关节屈曲带动某一负荷时，产生的张力随关节的角度变化而变化，收缩张力在关节角度为120°时最大，在30°时最小。实验证明，随着负荷量的逐渐增加，骨骼肌的收缩力也逐渐增加，而收缩速度逐渐减小。
实验开始时，被测人员以自然的姿势坐在椅子上，上臂肱二头肌处均匀涂抹耦合剂，前臂稍贴于上臂，检测系统的探头垂直于上臂肱二头肌的肌纤维方向，横向放置在肱二头肌的肌腹位置。被测者被要求在一个音频节拍器(45拍/分钟)的引导下，从初始位置开始进行前臂伸展到最大位置，再弯屈回复到起始位置的运动。在实验过程中，尽量保持上臂紧贴椅背而并不横向移动，而且保持腕关节固定不动，只是肘关节进行屈伸。被测者进行5次独立的实验，在每次实验时采集从0°到120°范围内的肘
化，并实时地显示在屏幕上。利用PC 机的声卡或者其他的录音软件来获得这个声音信号，从而能得到脉冲式多普勒超声的数据。通过对这个音频信号进行处理，就可以得到被测肌肉的收缩速度。首先
经过带通滤波器滤除噪声，然后利用汉宁窗的短时傅立叶变换得到的信号时变频谱(),S f t 为：
伸缩缝安装()()()2,j f d S f t W X t e
d πτ
τττ=−∫
（1）
其中是()W τ窗函数, d X 是采样获得的音频超生波多普勒信号。依据公式1可以得到频域内的速度谱，通过将速度对时间进行积分，就可以得到位移量，至此，就得到了被测骨骼肌的收缩变形量。
4 骨骼肌运动检测及识别
利用采集系统对人手做不同动作时的肌电信号进行采集。在试验中使用胎心仪在肱二头肌处进行3次信号采集。健康受试者完成三次手臂屈伸动作，每次动作将通过数据采集装置存入计算机。人体在进行手臂屈伸的一个周期内的超声波信号的变化情况及频域图如图2所示。
本项目利用matlab 音频处理工具，具体操作如下：（1）音量标准化：为避免出现音轻的问题，调用wavread 函
7°，即与图像处理后所得数据吻合。通过试验和数据处理，可以验证以下几方面工作：（1）脉冲式多普勒超声波可以渗透到体内得到较深的信息，即检测到人体骨骼肌的运动速度信号。（2）利用胎心仪作为信号采集仪器，能够采集到一定范围内的运动信息，并可以反映该频率范围内的运动情况，但由于设备的局限性，其采集范围很小，尚无法得出完整的手臂屈伸过程的运动规律。（3）将采集到的信号以音频形式输出，并进行信号处理，可直观且快速地进行人体运动识别。
5 结论
本项目致力于开发一套适合下肢助力外骨骼机构的控制系统，引入对脉冲式多普勒超声波检测机理的研究，证明利用脉冲式多普勒超声波检测的可行性；此外，分析了利用Matlab 处理所得音频信号的方法，得出了骨骼肌运动位移及角度数据，并证明了这种方法的可行性.
但由于本项目的数据采集系统的检测范围有限，未能反映整周期的运动规律。故下一步的工作重点将放在采集一个或若干个完整周期的运动信号上，以明确揭示整个周期内人体骨骼肌的运动特点，进而为人体运动状态检测提供更为可靠的依据。
图2 原信号在时域和频域的波形图
（下转第123页）
图1 通信过程流程图
长途传输网络通常采取同步数字体系，但随着管道的数量以及长度增加，经济成本也会不断增大，对于维修以及保养都提出了更高的要求，带给企业以及员工更大的障碍，因此目前的长途传输网络还需要加强发展。互联网的普及，导致上网用户数量大幅度增加，经济成本问题急需得到解决。企业科研人员目前采用的手段是将密集波复用以及同步数字体系进行技术融合，增加数据传输容量，改善当前问题。数据传输容量的增加具有广泛将同步数字体系以及密集波复用的优点相结合，通信网络具备更加优越的功能。容量的扩宽和系统灵活性的增强都有助于通信工程的发展。
4 传输技术在通信工程中的发展方向
4.1 智能光网络向商业化发展
智能光网络向商业化的发展由于能够省去部分中间连接设
通信技术作为日常生活中不可或缺的一部分，潮流，迎合群众的生活需求。
虹山湖体积，加强传输能力，
会朝着一体化的目标前进，
成本以及提高传输效率。
5 总结
本文最初简单介绍了两种传输技术
字体系。为了迎合群众的生活需求，
技术的未来道路必定是技术的整体结合，
身，目的是为了实现传输技术与设备的多元化，
益增长的生活需要。出血线是什么
用以及未来发展，
能够提供一定的思路，
彩度
经济危机的原因
[1]周东来
及发展方向
[2]柴青辰
世界
[3]朱鹏
装饰
[4]戴哲
略新兴产业
[5]李煜
中的应用及发展方向
参考文献
[1]郭玉.新型人体运动位姿测量系统[D].上海：上海交通大
学,2012.2.[2]赵焕彬
社,2008.3.
密码分析[3]王杨，张林.医用运动生理学[M]北京：中国医药科技出版
社,2010.10: 21-23.
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