CN104406603A - 一种基于加速度传感器的计步方法和装置 - Google Patents

一种基于加速度传感器的计步方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于加速度传感器的计步方法和装置。所述方法包括：通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据；将当前步行数据与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；若当前步行数据的加速度矢量长度值小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内当前步行数据的加速度方向包括正反两个方向的变化，则进入计步逻辑计入当前步；若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。本发明所述的技术方案不仅能够在不支持GPS的移动终端上正常工作，节省GPS模块费用，而且计步误差小、准确度高。

Description

一种基于加速度传感器的计步方法和装置
技术领域
本发明涉及计步测量技术领域，尤其涉及一种基于加速度传感器的计步方法和装置。
背景技术
随着现代生活质量提高，越来越多人开始注重自己的日常健康锻炼，计步作为一种有效记录监控锻炼的监控手段，已经广泛应用在移动终端的应用中。目前大部分实现都是通过GPS信号来测算运动距离反推出行走步数，但是这种方式在室内或者无GPS信号的设备上无法工作，同时GPS精度对结果的干扰也比较大。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于加速度传感器的计步方法和装置，能够在不支持GPS的移动终端上正常工作，节省GPS模块费用，而且计步误差小、准确度高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于加速度传感器的计步方法，包括：
通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据；
将当前步行数据与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；
若当前步行数据的加速度矢量长度值小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内当前步行数据的加速度方向包括正反两个方向的变化，则进入计步逻辑计入当前步；
若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。
其中，所述通过加速度传感器采集使用者当前步行数据之前，还包括：
通过加速度传感器采集使用者正常步行数据，获得使用者正常步行的正弦曲线轨迹；其中，所述正弦曲线轨迹包括加速度矢量长度和加速度方向。
其中，所述通过加速度传感器采集使用者正常步行数据，获得使用者正常步行的正弦曲线轨迹，具体为：
通过加速度传感器采集使用者正常步行时三个方向(x，y，z)的加速度参数，根据加速度参数绘制使用者正常步行的正弦曲线轨迹。
其中，还包括：若通过加速度传感器采集到的使用者当前步行数据的加速度矢量长度值为0，则暂停计步；
所述通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据之前，还包括：
通过加速度传感器采集使用者前10次步行数据，对采集到的前10次步行数据分别与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；
若所述10次步行数据的加速度矢量长度值均小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内所述10次步行数据的加速度方向均包括正反两个方向的变化，则判定为步行运动，进入计步逻辑开始计步。
其中，所述预设间隔时间值为0.2s。
一种基于加速度传感器的计步装置，包括：
步行数据采集单元，用于通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据；
步行数据比较单元，用于将当前步行数据与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；
第一计步判断单元，用于若当前步行数据的加速度矢量长度值小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内当前步行数据的加速度方向包括正反两个方向的变化，则进入计步逻辑计入当前步；
第二计步判断单元，用于若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。
其中，还包括：
步行基准存储单元，用于存储通过加速度传感器采集的使用者正常步行数据而获得的使用者正常步行的正弦曲线轨迹；其中，所述正弦曲线轨迹包括加速度矢量长度和加速度方向。
其中，所述正弦曲线轨迹，具体为：
根据通过加速度传感器采集的使用者正常步行时三个方向(x，y，z)的加速度参数绘制的使用者正常步行的正弦曲线轨迹。
其中，还包括：计步暂停单元，用于若通过加速度传感器采集到的使用者当前步行数据的加速度矢量长度值为0，则暂停计步；
所述计步装置还包括：
步行状态判定单元，用于对通过加速度传感器采集的使用者前10次步行数据分别与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；若所述10次步行数据的加速度矢量长度值均小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内所述10次步行数据的加速度方向均包括正反两个方向的变化，则判定为步行运动，进入计步逻辑开始计步。
其中，所述预设间隔时间值为0.2s。
有益效果：
本发明所述的一种基于加速度传感器的计步方法，包括：通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据；将当前步行数据与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；若当前步行数据的加速度矢量长度值小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内当前步行数据的加速度方向包括正反两个方向的变化，则进入计步逻辑计入当前步；若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。本发明通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据，并与根据预先保存的正常步行数据绘制的正弦曲线轨迹比较，若满足上述条件，则进入计步逻辑计入当前步；并对当前步进行进一步判断，若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。可见，本发明所述的技术方案不仅能够在不支持GPS的移动终端上正常工作，节省GPS模块费用，而且计步误差小、准确度高。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种基于加速度传感器的计步方法的流程图。
图2是本发明具体实施方式提供的一种基于加速度传感器的计步装置的结构示意图。
图中：
1-步行数据采集单元；2-步行数据比较单元；3-第一计步判断单元；4-第二计步判断单元；5-步行基准存储单元；6-计步暂停单元；7-步行状态判定单元。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
图1是本发明具体实施方式提供的一种基于加速度传感器的计步方法的流程图。如图1所示，本发明所述的一种基于加速度传感器的计步方法，包括：
通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据；
将当前步行数据与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；
若当前步行数据的加速度矢量长度值小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内当前步行数据的加速度方向包括正反两个方向的变化，则进入计步逻辑计入当前步；
若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。
本发明通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据，并与根据预先保存的正常步行数据绘制的正弦曲线轨迹作比较，若满足上述条件，则进入计步逻辑计入当前步；并对当前步进行进一步判断，若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。可见，本发明所述的技术方案不仅能够在不支持GPS的移动终端上正常工作，节省GPS模块费用，而且计步误差小、准确度高。
本发明所述的计步方法通过加速度传感器可以检测各个方向加速度的特性，利用其三轴(x,y,z轴)加速度变化来检测记录人步行时三个方向的加速度变化。人在水平步行运动中，垂直和前进两个加速度会呈现周期性变化，反映到图表中，垂直和前进产生的加速度与时间大致为一个正弦曲线，而且在某点有一个峰值，其中垂直方向的加速度变化最大。通过对轨迹的峰值进行检测计算并和加速度阈值比较，即可实时计算用户运动的步数。因为用户在运动中可能手平持设备或者将设备置于口袋中，所以设备的放置方向不定，为此我们通过计算三个加速度的矢量长度，获得一条步行运动的正弦曲线轨迹。
所述通过加速度传感器采集使用者当前步行数据之前，还包括：
通过加速度传感器采集使用者正常步行数据，获得使用者正常步行的正弦曲线轨迹；其中，所述正弦曲线轨迹包括加速度矢量长度和加速度方向。
通过预先采集使用者正常步行数据，根据采集的使用者正常步行数据绘制使用者步行运动的正弦曲线轨迹，作为判断使用者当前步次是否计入的比较标准。
所述通过加速度传感器采集使用者正常步行数据，获得使用者正常步行的正弦曲线轨迹，具体为：
通过加速度传感器采集使用者正常步行时三个方向(x，y，z)的加速度参数，根据加速度参数绘制使用者正常步行的正弦曲线轨迹。
还包括：若通过加速度传感器采集到的使用者当前步行数据的加速度矢量长度值为0，则暂停计步。中途使用者停止运动，则暂停计步，若重新开始步行运动，则重新判定是否记步，总步数为暂停计步前步数加上暂停计步后计入的步数。
所述通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据之前，还包括：
通过加速度传感器采集使用者前10次步行数据，对采集到的前10次步行数据分别与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；
若所述10次步行数据的加速度矢量长度值均小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内所述10次步行数据的加速度方向均包括正反两个方向的变化，则判定为步行运动，进入计步逻辑开始计步。
通过在正式计步之前对使用者运动状态进行判定，若判定为使用者的运动状态为步行状态，才开始进入计步逻辑准备计数。其目的是为了去除误记步，这是因为某些坐车或地铁的晃动与人步行获得的正弦曲线轨迹基本相似，在正式计步前，通过对使用者运动状态的判定，能够提高计步的准确度，减少计步误差。
优选地，所述预设间隔时间值为0.2s。因为人体最快的跑步频率为5HZ，也就是说相邻两步的时间间隔至少大于等于0.2秒。
以下为本发明实施例的***实施例，本发明的方法实施例、***实施例属于同一构思，在***实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述方法实施例。
实施例2：
图2是本发明具体实施方式提供的一种基于加速度传感器的计步装置的结构示意图。如图2所示，本发明所述的一种基于加速度传感器的计步装置，包括：
步行数据采集单元1，用于通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据；
步行数据比较单元2，用于将当前步行数据与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；
第一计步判断单元3，用于若当前步行数据的加速度矢量长度值小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内当前步行数据的加速度方向包括正反两个方向的变化，则进入计步逻辑计入当前步；
第二计步判断单元4，用于若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。
本发明通过加速度传感器采集使用者当前步行数据，并与根据预先保存的正常步行数据绘制的正弦曲线轨迹作比较，若满足上述条件，则进入计步逻辑计入当前步；并对当前步进行进一步判断，若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。可见，本发明所述的技术方案不仅能够在不支持GPS的移动终端上正常工作，节省GPS模块费用，而且计步误差小、准确度高。
所述计步装置，还包括：
步行基准存储单元5，用于存储通过加速度传感器采集的使用者正常步行数据而获得的使用者正常步行的正弦曲线轨迹；其中，所述正弦曲线轨迹包括加速度矢量长度和加速度方向。通过预先采集使用者正常步行数据，根据采集的使用者正常步行数据绘制使用者正常步行的正弦曲线轨迹，作为判断使用者当前步次是否计入的比较标准。
所述正弦曲线轨迹，具体为：
根据通过加速度传感器采集的使用者正常步行时三个方向(x，y，z)的加速度参数绘制的使用者正常步行的正弦曲线轨迹。
所述计步装置，还包括：
计步暂停单元6，用于若通过加速度传感器采集到的使用者当前步行数据的加速度矢量长度值为0，则暂停计步。中途使用者停止运动，则暂停计步，若重新开始步行运动，则重新判定是否记步，总步数为暂停计步前步数加上暂停计步后计入的步数。
所述计步装置，还包括：
步行状态判定单元7，用于对通过加速度传感器采集的使用者前10次步行数据分别与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；若所述10次步行数据的加速度矢量长度值均小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内所述10次步行数据的加速度方向均包括正反两个方向的变化，则判定为步行运动，进入计步逻辑开始计步。
通过在正式计步之前对使用者运动状态进行判定，若判定为使用者的运动状态为步行状态，才开始进入计步逻辑准备计数。其目的是为了去除误记步，这是因为某些坐车或地铁的晃动与人步行获得的正弦曲线轨迹基本相似，在正式计步前，通过对使用者运动状态的判定，能够提高计步的准确度，减少计步误差。
优选地，所述预设间隔时间值为0.2s。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于加速度传感器的计步方法，其特征在于，包括：
通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据；
将当前步行数据与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；
若当前步行数据的加速度矢量长度值小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内当前步行数据的加速度方向包括正反两个方向的变化，则进入计步逻辑计入当前步；
若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。
2.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的计步方法，其特征在于，所述通过加速度传感器采集使用者当前步行数据之前，还包括：
通过加速度传感器采集使用者正常步行数据，获得使用者正常步行的正弦曲线轨迹；其中，所述正弦曲线轨迹包括加速度矢量长度和加速度方向。
3.根据权利要求2所述的一种基于加速度传感器的计步方法，其特征在于，所述通过加速度传感器采集使用者正常步行数据，获得使用者正常步行的正弦曲线轨迹，具体为：
通过加速度传感器采集使用者正常步行时三个方向(x，y，z)的加速度参数，根据加速度参数绘制使用者正常步行的正弦曲线轨迹。
4.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的计步方法，其特征在于，还包括：若通过加速度传感器采集到的使用者当前步行数据的加速度矢量长度值为0，则暂停计步；
所述通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据之前，还包括：
通过加速度传感器采集使用者前10次步行数据，对采集到的前10次步行数据分别与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；
若所述10次步行数据的加速度矢量长度值均小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内所述10次步行数据的加速度方向均包括正反两个方向的变化，则判定为步行运动，进入计步逻辑开始计步。
5.根据权利要求1所述的一种基于加速度传感器的计步方法，其特征在于，所述预设间隔时间值为0.2s。
6.一种基于加速度传感器的计步装置，其特征在于，包括：
步行数据采集单元，用于通过加速度传感器采集使用者的当前步行数据；
步行数据比较单元，用于将当前步行数据与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；
第一计步判断单元，用于若当前步行数据的加速度矢量长度值小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内当前步行数据的加速度方向包括正反两个方向的变化，则进入计步逻辑计入当前步；
第二计步判断单元，用于若当前步与上一步的时间间隔小于预设间隔时间值，则将计入的当前步舍弃。
7.根据权利要求6所述的一种基于加速度传感器的计步装置，其特征在于，还包括：
步行基准存储单元，用于存储通过加速度传感器采集的使用者正常步行数据而获得的使用者正常步行的正弦曲线轨迹；其中，所述正弦曲线轨迹包括加速度矢量长度和加速度方向。
8.根据权利要求7所述的一种基于加速度传感器的计步装置，其特征在于，所述正弦曲线轨迹，具体为：
根据通过加速度传感器采集的使用者正常步行时三个方向(x，y，z)的加速度参数绘制的使用者正常步行的正弦曲线轨迹。
9.根据权利要求6所述的一种基于加速度传感器的计步装置，其特征在于，还包括：计步暂停单元，用于若通过加速度传感器采集到的使用者当前步行数据的加速度矢量长度值为0，则暂停计步；
所述计步装置还包括：
步行状态判定单元，用于对通过加速度传感器采集的使用者前10次步行数据分别与预先保存的正弦曲线轨迹进行比较；若所述10次步行数据的加速度矢量长度值均小于等于预先保存的正弦曲线轨迹的幅值，且在所述正弦曲线轨迹的一个周期时间内所述10次步行数据的加速度方向均包括正反两个方向的变化，则判定为步行运动，进入计步逻辑开始计步。
10.根据权利要求6所述的一种基于加速度传感器的计步装置，其特征在于，所述预设间隔时间值为0.2s。
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