[发明专利]一种IOS平台的步长计算方法

说明书

技术领域

本发明是一种IOS平台技术领域。

背景技术

智能手机的迅速发展赢得了越来越多人的注目;产品供应商给智能手机提供了强大的软硬件及二次应用软件的开发平台，比较流行的有IOS, Android, Windows Phone等，面向其平台的应用软件层出不穷，其中与位置服务相关的应用也越来越多，比如手机导航软件给人的出行带来了极大的便利,今后智能手机的应用将越来越广泛。

发明内容

IOS系统的传感器数据采集:IOS引入了Core Motion框架,并且采用了传感器融合技术;iPhone内置加速度计、陀螺仪、磁力计等多种传感器，传感器融合能综合多种传感器数据，进行算法处理平衡优劣，获得更准确完整的数据;Core Motion提供的经传感器融合技术处理的数据包括去除重力分量的线性加速度、旋转矩阵、四元数等;本方法采用Core Motion框架获取腰部竖直方向的线性加速度和设备的旋转矩阵,CMMotionManager类为Core Motion服务的入口，由此取得各种运动数据;

CMMotionManager提供了2种方法获取数据:Push和Pull;采用Push方法时需要指定1个更新频率，并实现1个block, Core Motion自动将采集数据传给block;采用Pull方法时需要周期性主动向CMMotionManager索取数据;由于Push方法不会丢失每次采集的数据，所以，软件采用Push方法;具体方法如下:

1)初始化CMMotionManager，获得1个实例motionManager;

2)设定实例motionManager的采样频率deviceMotionUpdateInterval为100 Hz;

3)实例motionManager执行采集数据方法startDeviceMotionUpdatesToQueue: withHandler:;

4)针对步骤3中的方法，需要实现1个CMDeviceMotionHandler类型的block, Core Motion获取的运动数据就存入了该block。

行走模型的建立:人体的运动可以利用身体重心(COM)的位移来衡量;在地面行走时，下肢运动产生的推进力导致骨盆前向移动;骨盆支持着头部、手臂和躯干等结构实现躯干的位移;在每步间期，骨盆相对于前进方向上下移动包括1个单脚支撑的近似倒置单摆模型和1个双脚支撑的近似水平轨迹，单摆轨迹的变化主要由步长和步频决定;

由于步长依据骨盆的竖直位移来计算，双脚支撑时骨盆高度接近恒定，若不乘以该因子容易造成计算步长偏小;通过对每步周期内竖直加速度积分，可以得到竖直方向的位移;加速度计的线性漂移与时间的平方成正比，将导致很大的误差;Core Motion未能充分剥离重力分量，使线性加速度信号叠加了一个低频的较大的偏差，这是积分漂移产生的主要原因;为了去除重力分量，理想的截比频率是0.1~0.5 Hz,经实验测试，0. 25Hz四阶巴特沃斯高通滤波器能有效抑制重力分量，而不丢失过多的信号,为了进一步减小积分漂移造成的影响，在每步期间需要重置积分。

系统软件设计:采集端与控制端使用同一个软件，连接成功后，软件会自动弹出提示，通知用户设定设备为采集端或控制端，然后软件内部将分别执行两条控制流;在Xcode平台上使用Objective-C语言进行iPhone应用开发，其中，Xcode是OSX下的集成开发环境;

首先iPhone之间建立蓝牙连接，然后控制端向采集端发送采集指令，采集端将启动后台线程采集传感器数据，同时设置定时器用以实时计算位移;当定时器触发时，启动另1个线程计算该时段所走位移，计算结果发送到控制端显示;为了与控制端的显示数据进行比对，采集端也保留了数据显示界面;

采集端与控制端界面相同，屏幕顶端显示设备的运行状态、蓝牙连接与否，数宇部分显示用户的总位移;中间设计开始、结束、设置、保存和蓝牙连接按钮，其中开始和结束是同一按钮，交替使用;设置选项主要包括腿长参数输入,屏幕下方波形中的实心点显示实时步长。