A wireless optical gate and imu system for agility assessment : architecture, synchronization and validation
Brezžični sistem za ocenjevanje agilnosti na osnovi optičnih vrat in kinematičnih senzorjev : arhitektura, sinhronizacija in validacija

angleški

2025

letnik 55, številka 4

brezžična sinhronizacija   IMU   infrardeča vrata   nosljiva senzorska naprava   testiranje agilnosti   vgrajeni sistemi

Strokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale
(Obvezni izvod spletne publikacije)

Natančno merjenje časa in zajem gibanja na terenu sta ključna za ocenjevanje agilnosti onkraj omejitev ročnih štoparic. Predstavljamo nizkocenovni, modularni merilni sistem, ki združuje infrardeča (IR) optična vrata za robustno zaznavanje dogodkov in na trupu nameščeni inercialni merilni senzor (IMU) za kinematično profiliranje. Vsako merilno vozlišče temelji na mikrokrmilniku Adafruit Feather M0 Wi-Fi in z uporabo UDP komunicira sstrežnikom na prenosniku. Časovno uskladitev izvedemo brez internetne povezave: strežnik vzpostavi relativno epoho in izvede oddajni protokol s trojnim rokovanjem, medtem ko se časovni žigi tvorijo na robu sistema (na napravi), da se izognemo pristranskosti zaradi zakasnitev prenosa ali obdelave. Karakterizacija na ravni modulov in naprav pokaže, da kombinacija obdelave v IR sprejemniku in zakasnitve prekinitvene rutine prinese napako časovnega žiga na dogodek 0.54 ms ± 0.14 ms (zakasnitev ± negotovost), lokalne ure pa ostanejo stabilne v časovnih intervalih, pomembnih za preizkuse agilnosti. Pri brezžičnem delovanju sprejeti poskusi sinhronizacije v ugodnih RF-razmerah tvorijo tesne skupke odzivov, medtem ko v zasičenih okoljih lahko zahtevajo ponovitve; zato pri časih odsekov med različnimi vrati navajamo večjo negotovost. Celovita validacija v laboratoriju, avli in telovadnici z uporabo T-testa agilnosti potrjuje, da ima skupni čas testa, izmerjen na istih začetnih/končnih vratih, napako manjšo od 1 ms pri poskusih, dolgih 10–20 s. Sinhronizirani IMU signali dodajo pojasnjevalno vrednost onkraj skupnih in delnih časov, saj razkrivajo faze zaviranja, menjave smeri in ponovne pospešitve. Sistem omogoča enostavno uvedljiv potek dela z bistveno izboljšano natančnostjo v primerjavi z ročnim merjenjem. V prihodnje načrtujemo še zanesljivejšo sinhronizacijo in razširjeno analitiko, vključno s samodejnim zaznavanjem faz, indeksi asimetrije ter po potrebi integracijo s pozicioniranjem v zaprtih prostorih.

06.07.2026