基于慣性傳感器的人體動作分析與識別是模式識別的一個新興領(lǐng)域，克服了傳統(tǒng)基于視頻的動作識別的諸多缺點(diǎn)和限制，具有更高的可操作性和實(shí)用性。通過固定在人體特定部位的慣性傳感器采集人體的動作信息，通過無線傳輸模塊傳到PC 機(jī)，進(jìn)而對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和選擇、動作分類。這些慣性傳感器內(nèi)部包括一個三軸加速度計、一個三軸磁力計、一個三軸陀螺儀，將三者集成在一起作為單個傳感器節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)之間通過無線通信組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)，形成運(yùn)動捕捉系統(tǒng)，捕獲人體運(yùn)動信息。

人體模型：根據(jù)人的生理結(jié)構(gòu)將肢體看成剛體，每段剛體直接由關(guān)節(jié)相連，從而將人體抽象化為一個連接型剛體系統(tǒng)，本系統(tǒng)模型將人體分為14個環(huán)節(jié)。

關(guān)節(jié)和姿態(tài)角的人體運(yùn)動分析：

要想采集人體運(yùn)動數(shù)據(jù)并對運(yùn)動展開相關(guān)研究，需了解人體結(jié)構(gòu)，人體運(yùn)動系統(tǒng)是由骨骼和附著其上的肌肉組成，其實(shí)質(zhì)是肢體繞關(guān)節(jié)運(yùn)動。人體關(guān)節(jié)在人體運(yùn)動中起著樞紐作用，可分為不動關(guān)節(jié)、動關(guān)節(jié)和半動關(guān)節(jié)，在人體運(yùn)動中所涉及的關(guān)節(jié)是指動關(guān)節(jié)。人體中絕大多數(shù)關(guān)節(jié)是動關(guān)節(jié)，如腕、肘、肩、頸、背、臀、膝和踝關(guān)節(jié)；

傳感器姿態(tài)角是通過傳感器自身坐標(biāo)系和相對于東北天坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動角度來表示的：

航向角Yaw：定義為傳感器芯片繞Z 軸轉(zhuǎn)動的角度，在空間上是指芯片縱軸方向在水平面上的投影與地球子午線（即經(jīng)度線）之間的夾角，即載體坐標(biāo)系Y(b)軸在東北天坐標(biāo)系水平面的投影與東北天坐標(biāo)系中的Y(n)的夾角。從地理北極方向?yàn)殚_始順時針轉(zhuǎn)動方向?yàn)檎?，范圍是[0°-360°]。

俯仰角Pitch：定義為傳感器芯片繞X 軸轉(zhuǎn)動的角度，在空間上是指芯片的縱軸Y(b)

軸與地理水平面之間的夾角，即載體縱軸Y(b)與其在東北天坐標(biāo)系水平面上的投影之間的夾角。芯片抬頭向上為正，向下為負(fù)，范圍[-90°-90°]。

滾轉(zhuǎn)角Roll：定義為傳感器芯片繞Y 軸轉(zhuǎn)動的角度，在空間上是指芯片的橫軸X(b)與水平面之間的夾角，即芯片橫軸X(b)與其在東北天坐標(biāo)系水平面上的投影的夾角。芯片右面抬起為正，左面抬起為負(fù)，定義范圍為[-180°-180°]。