双肩背包通常用于远足、军事、学生和其他活动中承载各种负荷。在行走过程中,除了来自背包的静态负载外,躯干的周期性垂直加速度还会引起振荡负载,这种振荡负载对人体伤害影响很大。背负背包可能还会影响人的姿态,造成人身体的不稳定性,本课题通过研究分析人体在运动过程中的受力情况以及背包对步态的影响,综合结果来分析背包的背负性能。本文提出并设计了一套完整的基于步态信息的背包性能评估系统,该系统以STM32单片机为控制核心,采用ADXL335加速度传感器和ZNX-01压力薄膜传感器分别采集脚踝加速度、背包加速度和足底压力,然后通过主从蓝牙模块HC-05发送到PC端,在PC端实时显示受试者的背包加速度、脚踝加速度和足底压力信号。主要从统计学和机器学习角度分析悬挂式背包和其他背包的性能差异。本课题研究的背包类型共有三种,将这三种背包看作三种不同强度的运动,分为三个运动强度等级。在实验过程中采集与每种背包等级相对应的数据,将采集的数据作为自变量,背包等级作为因变量进行统计学分析。同时,通过脚踝加速度和足底压力进行步态异常识别模型的构建。然后将采集的步行数据用该模型进行分类识别,统计步态正常的实例个数。总体来说,在运动中悬挂式背包的加速度最小,能显著降低背包的峰值负荷,并且速度较快或者负重较大时减负效果更明显。由于背包和步行者之间存在同相振荡,因此在低负荷下,悬挂式背包没有优势。背负悬挂式背包的步态比背负其他背包的步态更加接近于正常步态,因此稳定性更好,即悬挂式背包对人体姿态的影响更小;而弹性材料背包无论是在减负还是稳定性方面都是最差的。