CN107270932A - 用于终端设备的自动计步方法 - Google Patents

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宋红丽
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Abstract

本发明公开了一种用于终端设备的自动计步方法，其包括：获取终端设备采集的加速度，并提取与地面大致垂直方向的加速度值；当当前采样点的加速度值满足设定条件时，判断当前步数是否大于设定步数：当当前步数小于设定步数时，将当前步数累加一次，并输出当前步数；当当前步数大于或等于设定步数时，获取邻近当前采样点设定值个窗口长度，并计算设定值个窗口长度的加权平均值；计算当前采样点前面设定量个采样点的累加加速度值增量和当前采样点后面设定量个采样点的累加加速度值减量，所述设定量等于取整后的二分之一加权平均值；当累加加速度值增量与累加加速度值减量之和大于第一预设阈值时，则将当前步数累加一次，并输出当前步数。

Description

用于终端设备的自动计步方法
技术领域
本发明涉及运动设备记录领域，具体涉及一种用于终端设备的自动计步方法。
背景技术
随着社会的发展和人们生活水平的日益提高，越来越注重健康的生活方式，其中，休闲时的散步、旅行中的徒步及生活中所有走路的集合均可以作为人们作为锻炼的方式之一。每个人每天或每月走了多少步，可以作为人们是否得到良好的锻炼方式的评判标准之一。
现有技术中，通常利用电子计步器或智能手机安装的计步软件计算人们行走的步数。电子计步器主要由加速度传感器和电子计数器组成。人在步行时重心会上下移动，从而在竖直方向上会产生加速度，当竖直方向上的加速度超过预设定的阈值时，则认为人在行走，并记录一步。然而现有技术中的计步方式，不够准确，通常会出现误记录的情况，从而导致最终的计步结果与实际走路步数存在一定的误差。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种计步准确率较高的用于终端设备的自动计步方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种用于终端设备的自动计步方法，该方法其包括：
获取终端设备采集的加速度，并提取与地面大致垂直方向的加速度值；
当当前采样点的加速度值满足设定条件时，判断当前步数是否大于设定步数：
当当前步数小于设定步数时，将当前步数累加一次，并输出当前步数；
当当前步数大于或等于设定步数时，获取邻近当前采样点设定值个窗口长度，并计算设定值个窗口长度的加权平均值；
计算当前采样点前面设定量个采样点的累加加速度值增量和当前采样点后面设定量个采样点的累加加速度值减量，所述设定量等于取整后的二分之一加权平均值；
当累加加速度值增量与累加加速度值减量之和大于第一预设阈值时，则将当前步数累加一次，并输出当前步数。
本发明的有益效果为：本方案在实现计步时，首先采用提取的竖直方向的加速度值判断人员的重心是否在运动，在重心出现运动的情况下，通过设定条件去除人们在行走过程中加速度的伪峰值，之后再通过判断采样点是否符合整个行走过程中加速度的变化趋势，以逐步剔除不满足行走运动趋势的峰值。采用该方法与传统的只进行重心判断计步，其计步时出现的错误率远低于传统方法。
附图说明
图1为用于终端设备的自动计步方法一个实施例的流程图。
图2为步行时部分加速度分解在X轴、Y轴和Z轴上的效果图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
参考图1，图1示出了用于终端设备的自动计步方法一个实施例的流程图。如图1所示，该方法100包括步骤101至步骤106。
人正常行走时，手机采集到的加速度会发生周期性的变化，竖直方向(z轴)的加速度周期性更加明显，其能体现人体运动时重心的上下移动。故本方案在步骤101中，获取终端设备采集的加速度，并提取与地面大致垂直方向的加速度值。
在实施时，本方案优选计步时，所述终端设备的加速度模块的Z轴与地面大致垂直。计步时，本方案获取的加速度为1s中进行50次采样，即形成50个采样点。
在步骤102中，当当前采样点的加速度值满足设定条件时，判断当前步数是否大于设定步数。
在本发明的一个实施例中，所述设定条件为当前采样点加速度值同时满足以下所有条件：
当前采样点加速度值大于上一个采样点加速度值、下一个采样点加速度值和第二预设阈值，且当前采样点与上一计步时刻的采样点所之间的时间间隔大于第三预设阈值，上一计步时刻的采用点为步数累加一次所对应采样点。
在步骤103中，当当前步数小于设定步数时，将当前步数累加一次，并输出当前步数，并返回步骤101。
在步骤104中，当当前步数大于或等于设定步数时，获取邻近当前采样点设定值个窗口长度，并计算设定值个窗口长度的加权平均值，并执行步骤105和步骤106。邻近当前采样点为从时间坐标轴看，其为位于当前采样点的左侧时间坐标轴上的窗口长度。
其中的窗口长度为相邻两个计步的采样点之间的采样点数，所述计步的采样点为当前步数累加一次时所对应的采样点。
如图2所示，从Z轴的加速度值看，假设在第130个采样点处当前步数累加了一次，在第150个采样点处当前步数累加了一次，那么第130个采样点至第150个采样点之间的采样点个数即为一个窗口的长度。
在本发明的一个实施例中，计算设定值个窗口长度的加权平均值的具体计算公式为：其中，αi为相应窗口长度的权值，0＜αi＜1，w为加权平均值；Wi为邻近当前采样点第i个窗口长度中的采样点个数；m为窗口的个数。
在步骤105中，计算当前采样点前面设定量个采样点的累加加速度值增量和当前采样点后面设定量个采样点的累加加速度值减量，所述设定量等于取整后的二分之一加权平均值。
具体地，假设加权平均值为6，当前采样点的序号为20，则当前采样点前面设定量个采样点指代的是第17、18和19个采样点，当前采样点后面设定量个采样点指代的是第21、22和23个采样点。对于加权平均值为奇数时，则设定量等于取整后的二分之一加权平均值，假设加权平均值分别为7、9、11，则二分之一加权平均值取整默认为3、4、5。
其中，累加加速度值增量为相邻两个采样点中后面一个采样点加速度值减前面一个采样点加速度值的差异的累加值。累加加速度值减量为相邻两个采样点中前面一个采样点加速度值减后面一个采样点加速度值的差异的累加值。
实施时，本方案优选累加加速度值增量E1和累加加速度值减量E2的计算公式分别为：
其中，ai为第i个采样点，ai-1为第i-1个采样点；ai+1为第i+1个采样点；w为加权平均值，m为当前采样点的序号。
在步骤106中，当累加加速度值增量与累加加速度值减量之和大于第一预设阈值时，则将当前步数累加一次，并输出当前步数。
下面采用本方案提供的方法及现有的传统计步方法(加速度值中当前采样点满足设定条件就计步一次)对沿直线路线行走和沿U型路线行走的步数进行对比实验，实验结果见表1和表2如下：
表1沿直线路径行走时的错误率
行走步数 20 100 500 2000 5000 10000 15000
本方法错误率 0.0289 0.0271 0.0296 0.0321 0.0343 0.0396 0.0387
传统方法错误率 0.0344 0.0350 0.0366 0.0372 0.0345 0.0402 0.0396
表2沿U型路线行走时的错误率
行走步数 20 100 500 2000 5000 10000 15000
本方法错误率 0.0275 0.0322 0.0339 0.0351 0.0373 0.0411 0.0421
传统方法错误率 0.0475 0.0411 0.0432 0.0484 0.0493 0.0482 0.0523
其中，错误率errRate计算公式：其中，M为采用计步方法测得的步数，N为实际行走的步数，为取绝对值运算。由上可知，方案的计步方法的准确率远高于传统方法，尤其是在曲线时。

Claims (7)

1.用于终端设备的自动计步方法，其特征在于，所述方法包括：
获取终端设备采集的加速度，并提取与地面大致垂直方向的加速度值；
当当前采样点的加速度值满足设定条件时，判断当前步数是否大于设定步数：
当当前步数小于设定步数时，将当前步数累加一次，并输出当前步数；
当当前步数大于或等于设定步数时，获取邻近当前采样点设定值个窗口长度，并计算设定值个窗口长度的加权平均值；
计算当前采样点前面设定量个采样点的累加加速度值增量和当前采样点后面设定量个采样点的累加加速度值减量，所述设定量等于取整后的二分之一加权平均值；
当累加加速度值增量与累加加速度值减量之和大于第一预设阈值时，则将当前步数累加一次，并输出当前步数。
2.根据权利要求1所述的用于终端设备的自动计步方法，其特征在于，所述设定条件为当前采样点加速度值大于上一个采样点加速度值、下一个采样点加速度值和第二预设阈值，且当前采样点与上一计步时刻的采样点之间的时间间隔大于第三预设阈值。
3.根据权利要求1所述的用于终端设备的自动计步方法，其特征在于，所述窗口长度为相邻两个计步的采样点之间的采样点数，所述计步的采样点为当前步数累加一次时所对应的采样点。
4.根据权利要求1-3任一所述的用于终端设备的自动计步方法，其特征在于，所述累加加速度值增量为相邻两个采样点中后面一个采样点加速度值减前面一个采样点加速度值的差异的累加值。
5.根据权利要求1-3任一所述的用于终端设备的自动计步方法，其特征在于，所述累加加速度值减量为相邻两个采样点中前面一个采样点加速度值减后面一个采样点加速度值的差异的累加值。
6.根据权利要求1-3任一所述的用于终端设备的自动计步方法，其特征在于，计算设定值个窗口长度的加权平均值的具体计算公式为：
<mrow> <mi>w</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>W</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow>
其中，αi为相应窗口长度的权值，0＜αi＜1，w为加权平均值；Wi为邻近当前采样点第i个窗口长度中的采样点个数；m为窗口的个数。
7.根据权利要求1所述的用于终端设备的自动计步方法，其特征在于，计步时，所述终端设备的加速度模块的Z轴与地面大致垂直。
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