Zur Unterstützung von Physiotherapeuten oder Orthopäden werden einfache mobile Messsysteme entwickelt, die zuverlässig Gangparameter in typischen Beobachtungssituationen ermitteln sollen. Eine kurzer geradliniger Gang von 5 bis 10 Doppelschritten mit selbstgewählter Geschwindigkeit, das Gehen auf einem Laufband mit einer für den Probanden angenehmen Geschwindigkeit (10 bis 60 Minuten) oder mit einem vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil von 1 bis 2 m/s (ca. 7 Minuten) können als standardisierte Messszenarien betrachtet werden. Als Gangmerkmale können z.B. Dauer, Länge, Höhe, Breite und Geschwindigkeit, statistische Merkmale wie Minimum, Maximum, Entropie und RMS eines Schritts, deren Variation über die Zeit, das Gangtempo oder auch die zurückgelegte Distanz ermittelt werden. Der Anwender kann unter einer Vielzahl von Sensorik und Messsystemen (s. Loose, 2015), basierend auf verschiedenen Messprinzipien, auswählen, wobei nur wenig Information über wesentliche technische Parameter wie der absoluten und statistischen Messgenauigkeit verfügbar sind. Mobile Messsysteme setzen kleine und leichte Inertialsensoren (IMU) ein, die mit Klettbändem z. B. am Fuß, Schuh oder Unterschenkel des Probanden befestigt werden. Von den Sensoren aufgenommene und teilweise vorverarbeitete Daten werden kabellos an den Messrechner übertragen und dort online oder offline verarbeitet. Ein IMU besteht aus dreidimensionalen Beschleunigungs-, Winkelgeschwindigkeits- und Magnetflusssensoren, einem Onboard-Prozessor und einer Übertragungseinheit. Die Daten werden im sensorbezogenen Koordinatensystem mit hohen Taktfrequenzen aufgenommen und digitalisiert. In der Verarbeitungskette werden typsicherweise folgende Verfahrensschritte durchlaufen: 1. Tiefpassfilterung der abgetasteten Primärsensoren, 2. Reduktion der Abtastwerte (Down sampling), 3. Schätzung der Orientierung des Sensorkoordinatensystems 4. Transformation der Daten in ein Inertialsystem, 5. Gravitationsausgleich, 6. Schrittdetektion, 7. Zweimalige Integration der Beschleunigungsdaten. Jeder dieser Schritte hat Auswirkungen auf die qualitativen und quantitativen Eigenschaften der Berechnungsergebnisse. Diese Arbeit beschäftigt sich insbesondere mit Schritt 6 Schrittdetektion beim Einsatz von Xsens MTw-Sensoren (www.xsens.com). Andere Aspekte wurden in anderen Arbeiten betrachtet und hier aus Platzgründen nicht dargestellt.
© Copyright 2015 Sporttechnologie zwischen Theorie und Praxis VI - Beiträge aus dem Workshop SpoTec 2015 "Aktuelle Trends in Sport und Technik" incl. "Gangworkshop". Veröffentlicht von Shaker Verlag. Alle Rechte vorbehalten.