基于LSTM与微夹持器的技术研究
在当今的科技领域,跌倒预测和微机电系统(MEMS)中的微夹持器设计都是备受关注的方向。下面将分别介绍基于LSTM的跌倒预测方法以及一种由电热V形致动器驱动的微夹持器。
基于LSTM的跌倒预测方法
实验设计与数据采集
23 - 24岁的J. Peng等人进行了7种活动,包括2种跌倒类型和5种日常生活活动(ADL),每种活动重复5次。选择向前跌倒和侧面跌倒这两种最常见的跌倒方式,而表1中的ADL则是基于常见活动、与跌倒加速度趋势相似的动作或高频高幅运动来选择的,目的是提高模型的特异性并降低误报率。除慢跑外,受试者在每次活动前都被要求短距离行走。
LSTM基础理论
循环神经网络(RNN)是一种用于处理序列数据的深度学习模型。与前馈神经网络不同,当前隐藏单元受之前所有隐藏单元的影响,且影响随距离该节点的距离增加而减小。但由于梯度消失问题,RNN只能捕捉短序列的时间依赖性。
长短期记忆网络(LSTM)是改进后的RNN模型,克服了这一缺陷。LSTM单元由一个记忆单元和三个门(遗忘门、输入门和输出门)组成。遗忘门根据当前输入过滤无用信息,保留有效信息以实现长期记忆;输入门选择性地将当前节点的新信息添加到单元状态;输出门将重组后的信息保存到隐藏层。
基于LSTM的跌倒预测
- 数据预处理 :每个参与者对每种活动进行5轮。数据库按4:1的比例分为两部分,大部分用于训练(10 * 7 * 4次试验),另一部分用于测试(10 * 7 * 1次试验)。数据归一化对算法优化有重要意义,它能弱化数据差异,使测试数据库
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