[发明专利]一种可穿戴式设备及用于该设备的实时步长测量方法

权利要求书

1.一种用于可穿戴式设备的实时步长测量方法，其特征在于，包括以下步骤：实时测量用户两侧大腿和小腿行走过程中的Y轴加速度和Z轴角速度，同时根据Z轴角速度实时确定行走过程中的步态事件；根据步态事件以及Z轴角速度积分实时确定大腿和小腿在矢状面内与铅垂线的夹角；再根据所述的夹角以及大腿和小腿的长度计算实时步长；

所述的步态事件包括脚落地、站立中期以及腿伸直；

当检测到左小腿或右小腿站立中期时，计算该小腿与铅垂线的夹角：

θlsms=arcsinalsymsg-θl0]]>

θrsms=arcsinarsymsg-θr0]]>

式中：θ_lsms、θ_rsms分别为左小腿、右小腿在站立中期时与铅垂线的夹角，a_lsyms、a_rsyms分别为此时左小腿、右小腿Y轴加速度；其中，θ_l0、θ_r0分别为用户静态站立状态下的左小腿、右小腿在矢状面内与铅垂线的夹角，且满足：

θl0=arcsinalsysg]]>

θr0=arcsinarsysg]]>

式中：a_lsys、a_rsys分别为用户静态站立时左小腿、右小腿Y轴加速度；

在检测到下一个站立中期事件之前，通过角速度积分实时计算该腿的小腿在矢状面内与铅垂线的夹角：

θls(t)=θlsms+∫0tωlsz(δ)dδ]]>

θrs(t)=θrsms+∫0tωrsz(δ)dδ]]>

式中：t为当前时刻距离左小腿或右小腿的上一个站立中期的时间，θ_ls(t)、θ_rs(t)分别为t时刻时左小腿、右小腿在矢状面内与铅垂线的夹角，ω_lsz(δ)、ω_rsz(δ)分别为左小腿、右小腿瞬时Z轴角速度；

当检测到左腿或右腿腿伸直时，计算该腿的大腿在矢状面内与铅垂线的夹角：

θ_ltls＝θ_lsls

θ_rtls＝θ_rsl_s

式中：θ_ltls、θ_rtls分别为左大腿、右大腿在腿伸直时刻在矢状面内与铅垂线的夹角，θ_lsls、θ_rsls分别为此时左小腿、右小腿在矢状面内与铅垂线的夹角；

在检测到下一个腿伸直事件之前，通过角速度积分实时计算该腿的大腿在矢状面内与铅垂线的夹角：

θlt(t)=θltls+∫0tωltz(δ)dδ]]>

θrt(t)=θrtls+∫0tωrtz(δ)dδ]]>

式中：t为自左大腿或右大腿的上一个腿伸直时刻后的时间，θ_lt(t)、θ_rt(t)分别为t时刻时左大腿、右大腿与铅垂线的夹角，ω_ltz(δ)、ω_rtz(δ)分别为左大腿、右大腿的瞬时Z轴角速度；

当检测到左腿或右腿脚落地时，计算该腿此时的步长：

LSL＝l₁(sinθ_rtic+sin(-θ_ltic))+l₂(sinθ_rsic+sin(-θ_lsic))

RSL＝l₁(sin(-θ_rtic)+sinθ_ltic)+l₂(sin(-θ_rsic)+sinθ_lsic)

式中：θ_lsic、θ_rsic、θ_ltic、θ_rtic分别为该腿落地时刻的左小腿、右小腿、左大腿、右大腿与铅垂线的夹角，l₁、l₂分别为大腿长、小腿长，LSL为左腿落地时刻该腿的步长，RSL为右腿落地时刻该腿的步长。