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Table of ContentsI Introduction 11 Introduction 31.1 The Study of Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.1 History of Biomechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.2 Motion Capture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.1.3 State-of-the-Art Motion Capture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2 Wireless Sensor Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.3 Motivating Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.3.1 Gait Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.3.2 Animation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.3.3 Summary of Application Goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.5 Research Direction and Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.5.1 Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.5.2 Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.6 Thesis Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Review of Existing Inertial Trackers 132.1 Overview of Inertial Motion Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2 Commercial Inertial Trackers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.2.1 Full Body Inertial Motion Capture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.2.2 Summary of Commercial Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.3 Inertial Sensing in Research . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.3.1 Robotic Navigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.3.2 Virtual Reality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.3.3 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.4 Inertial Sensing in Wireless Sensor Networks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.4.1 General Purpose Wireless Sensor Networks . . . . . . . . . . . . . . . 172.4.2 Tyndall National Institute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19vii