惯性传感器的施工应用探索

惯性传感器的施工应用探索

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作者: 王晨著 , 沈潮潮著 , 王梦怡著 , 潘奕泽著

出版社: 武汉理工大学出版社

出版时间: 2020-06

版次: 1

ISBN: 9787562961307

定价: 60.00

装帧: 平装

开本: 16开

页数: 122页

分类: 工程技术

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基于惯性传感器(Inertial Measurement Unit，IMU)的物体与肢体活动识别技术是人机交互和普适计算领域的一个新兴的研究方向，已在智能人机交互、医疗保健、教育和运动分析等领域得到了广泛的研究。然而基于惯性传感器的物体与肢体活动识别技术应用在建筑领域还处在一个缓慢发展及探索可行性的阶段，早期的研究未能考虑到惯性传感器位置对施工活动识别的影响，且由于施工活动的复杂性使得基于惯性传感器的施工活动识别还有待研究。因此，本书重点研究了惯性传感器对建筑工人的施工应用和在装配式建筑施工吊装中的应用尝试。
    本书的第一部分主要介绍基于惯性传感器协同的施工活动识别。
    本书的第二部分介绍了装配式建筑施工中惯性传感器的一些应用尝试。
    本书的第三部分介绍了将惯性传感器应用于提前感知装配式建筑构件吊装碰撞的一些实验尝试。
    本书根据既定路线、信号分割、窗口尺寸、碰撞行为、避障行为进行系统的研究以及探讨，为惯性传感器在建筑施工中的应用提供了翔实的实验依据，为工程施工的进一步自动化开拓了思路。第一部分  惯性传感器对建筑工人的施工应用
1  绪论
  1.1  背景与意义
  1.2  问题的提出及解决方案
  1.3  本部分的相关研究工作
    1.3.1  具体目标
    1.3.2  采用的方法与技术路线
    1.3.3  具体的研究内容
2  肢体活动识别概述
  2.1  建筑业中应用计算机视觉方法的肢体活动识别
  2.2  基于惯性传感器的肢体活动识别的发展概述
  2.3  基于惯性传感器的肢体活动识别性能研究概述
    2.3.1  数据采集
    2.3.2  数据处理
    2.3.3  分类技术
  2.4  建筑业中初步应用惯性传感器的肢体活动识别
  本章小结
3  研究方法与实验步骤
  3.1  惯性传感器数据采集
    3.1.1  施工任务活动选择
    3.1.2  惯性传感器位置
    3.1.3  实验数据采集
  3.2  数据处理
    3.2.1  数据过滤
    3.2.2  信号分割
    3.2.3  特征提取
  3.3  施工活动识别模型建立与评价
    3.3.1  分类算法
    3.3.2  模型评价
  3.4  基于多类型惯性传感器协同的工人工效监控系统
  本章小结
4  多类型惯性传感器协同下的施工活动识别
  4.1  数据过滤
  4.2  信号分割窗口尺寸研究
    4.2.1  窗口尺寸对加速度数据模型的影响
    4.2.2  窗口尺寸对角速度数据模型的影响
    4.2.3  最佳窗口尺寸
  4.3  惯性传感器类别与位置优化研究分析
  4.4  惯性传感器类别及位置组合优化实验研究
    4.4.1  单一位置的惯性传感器类别配置优化
    4.4.2  两个位置组合的惯性传感器类别配置优化
    4.4.3  三个位置组合的惯性传感器类别配置优化
    4.4.4  四个位置的惯性传感器类别配置优化
  本章小结
5  多类型惯性传感器协同下的工人工效监控系统开发
  5.1  工人工效识别依据
  5.2  多类型惯性传感器协同下的工人工效识别
    5.2.1  数据分析及处理
    5.2.2  实验结果与讨论
  5.3  多类型惯性传感器协同下的工人工效监控系统
  本章小结
第二部分  惯性传感器应用于装配式建筑施工
6  研究步骤及实验方法
  6.1  数据采集
  6。1.1  吊装活动的分类
    6.1.2  研究对象的选择与传感器放置的位置
    6.1.3  实验步骤
    6.1.4  实验数据采集
  6.2  数据处理
    6.2.1  信号分割
    6.2.2  特征提取
  6.3  吊装活动识别模型的建立与评价
    6.3.1  分类算法
    6.3.2  模型评价
7  吊装活动识别模型的结果分析及优化
  7.1  惯性传感器数据分析
  7.2  单一位置的惯性传感器结果分析
  7.3  两个位置组合的惯性传感器结果分析
  7.4  三个位置融合的惯性传感器结果分析
第三部分  惯性传感器应用于装配式吊装碰撞提前感知探索
8  实验设计及步骤
  8.1  设置实验的目的
  8.2  具体的实验步骤
  8.3  实验内容
9  实验数据的处理与分析评价
  9.1  惯性传感器的数据采集
  9.2  数据处理
  9.3  是否碰撞结果预测及说明
    9.3.1  神经网络算法
    9.3.2  K-NN算法
  9.4  人为干涉情况分析
  本章小结
10  图像分析
  10.1  碰撞分类的图像分析
    10.1.1  直接碰撞的图像分析
    10.1.2  急停时的图像分析
    10.1.3  绕行时的图像分析
  10.2  人为干涉与无人干涉分类的图像分析
    10.2.1  构件的图像对比分析
    lO.2.2  人为干涉时人体活动图像分析
    10.2.3  采用惯性传感器检测碰撞的标准化操作流程
  本章小结
11  利用惯性传感器进行防碰撞与其他防碰撞手段的技术对比
  11.1  其他防碰撞技术手段
  11.2  惯性传感器防碰撞技术的优缺点
    11.2.1  优点
    11.2.2  缺点
12  结论与展望
参考文献
内容简介:
基于惯性传感器(Inertial Measurement Unit，IMU)的物体与肢体活动识别技术是人机交互和普适计算领域的一个新兴的研究方向，已在智能人机交互、医疗保健、教育和运动分析等领域得到了广泛的研究。然而基于惯性传感器的物体与肢体活动识别技术应用在建筑领域还处在一个缓慢发展及探索可行性的阶段，早期的研究未能考虑到惯性传感器位置对施工活动识别的影响，且由于施工活动的复杂性使得基于惯性传感器的施工活动识别还有待研究。因此，本书重点研究了惯性传感器对建筑工人的施工应用和在装配式建筑施工吊装中的应用尝试。
    本书的第一部分主要介绍基于惯性传感器协同的施工活动识别。
    本书的第二部分介绍了装配式建筑施工中惯性传感器的一些应用尝试。
    本书的第三部分介绍了将惯性传感器应用于提前感知装配式建筑构件吊装碰撞的一些实验尝试。
    本书根据既定路线、信号分割、窗口尺寸、碰撞行为、避障行为进行系统的研究以及探讨，为惯性传感器在建筑施工中的应用提供了翔实的实验依据，为工程施工的进一步自动化开拓了思路。
目录:
第一部分  惯性传感器对建筑工人的施工应用
1  绪论
  1.1  背景与意义
  1.2  问题的提出及解决方案
  1.3  本部分的相关研究工作
    1.3.1  具体目标
    1.3.2  采用的方法与技术路线
    1.3.3  具体的研究内容
2  肢体活动识别概述
  2.1  建筑业中应用计算机视觉方法的肢体活动识别
  2.2  基于惯性传感器的肢体活动识别的发展概述
  2.3  基于惯性传感器的肢体活动识别性能研究概述
    2.3.1  数据采集
    2.3.2  数据处理
    2.3.3  分类技术
  2.4  建筑业中初步应用惯性传感器的肢体活动识别
  本章小结
3  研究方法与实验步骤
  3.1  惯性传感器数据采集
    3.1.1  施工任务活动选择
    3.1.2  惯性传感器位置
    3.1.3  实验数据采集
  3.2  数据处理
    3.2.1  数据过滤
    3.2.2  信号分割
    3.2.3  特征提取
  3.3  施工活动识别模型建立与评价
    3.3.1  分类算法
    3.3.2  模型评价
  3.4  基于多类型惯性传感器协同的工人工效监控系统
  本章小结
4  多类型惯性传感器协同下的施工活动识别
  4.1  数据过滤
  4.2  信号分割窗口尺寸研究
    4.2.1  窗口尺寸对加速度数据模型的影响
    4.2.2  窗口尺寸对角速度数据模型的影响
    4.2.3  最佳窗口尺寸
  4.3  惯性传感器类别与位置优化研究分析
  4.4  惯性传感器类别及位置组合优化实验研究
    4.4.1  单一位置的惯性传感器类别配置优化
    4.4.2  两个位置组合的惯性传感器类别配置优化
    4.4.3  三个位置组合的惯性传感器类别配置优化
    4.4.4  四个位置的惯性传感器类别配置优化
  本章小结
5  多类型惯性传感器协同下的工人工效监控系统开发
  5.1  工人工效识别依据
  5.2  多类型惯性传感器协同下的工人工效识别
    5.2.1  数据分析及处理
    5.2.2  实验结果与讨论
  5.3  多类型惯性传感器协同下的工人工效监控系统
  本章小结
第二部分  惯性传感器应用于装配式建筑施工
6  研究步骤及实验方法
  6.1  数据采集
  6。1.1  吊装活动的分类
    6.1.2  研究对象的选择与传感器放置的位置
    6.1.3  实验步骤
    6.1.4  实验数据采集
  6.2  数据处理
    6.2.1  信号分割
    6.2.2  特征提取
  6.3  吊装活动识别模型的建立与评价
    6.3.1  分类算法
    6.3.2  模型评价
7  吊装活动识别模型的结果分析及优化
  7.1  惯性传感器数据分析
  7.2  单一位置的惯性传感器结果分析
  7.3  两个位置组合的惯性传感器结果分析
  7.4  三个位置融合的惯性传感器结果分析
第三部分  惯性传感器应用于装配式吊装碰撞提前感知探索
8  实验设计及步骤
  8.1  设置实验的目的
  8.2  具体的实验步骤
  8.3  实验内容
9  实验数据的处理与分析评价
  9.1  惯性传感器的数据采集
  9.2  数据处理
  9.3  是否碰撞结果预测及说明
    9.3.1  神经网络算法
    9.3.2  K-NN算法
  9.4  人为干涉情况分析
  本章小结
10  图像分析
  10.1  碰撞分类的图像分析
    10.1.1  直接碰撞的图像分析
    10.1.2  急停时的图像分析
    10.1.3  绕行时的图像分析
  10.2  人为干涉与无人干涉分类的图像分析
    10.2.1  构件的图像对比分析
    lO.2.2  人为干涉时人体活动图像分析
    10.2.3  采用惯性传感器检测碰撞的标准化操作流程
  本章小结
11  利用惯性传感器进行防碰撞与其他防碰撞手段的技术对比
  11.1  其他防碰撞技术手段
  11.2  惯性传感器防碰撞技术的优缺点
    11.2.1  优点
    11.2.2  缺点
12  结论与展望
参考文献

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