（二）系统架构
运动捕获与识别系统的整体架构见图6-19。
系统根据受试者居所的条件进行部署，如居所有多个房间，需在每一个房间放置一个网关，并确保所有位置都处于至少一个网关的通信覆盖范围。居所中可以有一个或多个受试者同时进行运动监测。在监测期间，受试者需按要求佩戴传感器。服务器为云服务器，主要提供数据存储和数据访问接口。客户端是运行于移动终端和PC端的软件，用于查询受试者的运动信息。
图6-19 运动捕获与识别系统的整体架构
1.可穿戴传感器
可穿戴传感器是人体运动数据采集的基础组件，使用时固定于身体不同部位。人体的运动可以分解为躯干和各个肢体上的滚转角、航向角和俯仰角变化，运动过程中带动传感器同步运动，传感器就是通过测量运动导致的磁场变化、加速度变化等来感知肢体的实际状态。本系统中可穿戴传感器佩戴于受试者躯干、肢体的固定部位，包括胸口，左、右大腿外侧，左、右小腿外侧，左、右上臂外侧和左、右前臂外侧，共9处，如图6-20所示。
图6-20 可穿戴传感器的佩戴位置(https://www.daowen.com)
本系统所使用的传感器是百年旭康医疗器械有限公司研发的YD122型号传感器，也是一种MEMS。每个传感器集成有9轴MPU9250芯片，可以测量3个轴向的加速度、角速度和磁场强度。YD122集成有蓝牙模块，用以向网关发送数据。YD122还集成了STM32微处理器，将测量的加速度、角速度和磁力值滤波后转变为表征当前空间位置的四元素或欧拉角。此外，每个传感器都自带电池可独立工作。佩戴时，每一个传感器都有固定的位置，不能互相更换。为表述方便，每个受试者所佩戴的9个传感器组合在一起在文中被称为节点（Node）。
2.网关
网关是数据传输的枢纽，它一方面要维持与各个节点畅通的数据通信，另一方面要实时向服务器提供运动数据。此外，网关之间也有彼此协调的通信机制，确保在信号覆盖范围内总是由信号较强的网关与节点建立通信连接。
除通信外，网关也要执行运算功能。在获取每个节点的9组传感器数据后，网关软件对运动状态进行识别，并将结果上传至服务器。因此可以说本系统里的网关实际上是“应用软件+通信协议”的组合软件。在本研究的实际部署中，我们选用华为荣耀9X Pro手机作为网关的载体。
3.服务器
服务器负责提供数据存储和访问接口。系统采用租赁的RDS云服务器进行数据存储，ECS服务器作为数据接口。在RDS服务器上安装有SQL数据库，根据研究要求创建数据存储表格。ECS服务器上部署了数据接口，实现数据访问控制和权限管理。从网关发送的数据都是通过调用ECS服务器的接口将数据传输至数据库，同样，客户端的增、删、查、改操作也是通过ECS服务器接口实现。
4.客户端
客户端是运行在PC端或移动终端的应用程序，主要功能是查看受试者的运动状态。在进行实时运动监控时，客户端通过ECS服务器的接口连续地从数据库获取受试者的最新运动数据，将这些数据与3D模型绑定并驱动模型做出同步运动。采用这种方法，客户端的使用者就可以在很小的延迟下（3秒以内）进行远程运动监控。此外，客户端所有的数据访问操作都处在ECS服务器数据接口的权限管理之下，确保数据安全性并保护受试者隐私。