[发明专利]一种基于三轴陀螺仪的计步方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术和传感器数据处理技术，具体地说，本发明涉及一种基于三轴陀 螺仪的计步方法。

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。但目前大部分实现都是 通过GPS信号来测算运动距离反推行走步数，有效但是在室内或者无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，本文提出一个新的测步方法，即通过设备 上的三轴陀螺仪来计算步数，在不支持GPS的设备上也可正常工作，可用以与GPS互相配 合测步，让应用的使用场景更加多样。

发明内容

本发明的目的在于：针对室内或者无GPS信号情况下计步算法受限，同时GPS精度对 结果的干扰比较大的问题，本发明提供一种基于三轴陀螺仪的计步方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于三轴陀螺仪的计步方法，包括下列步骤:

步骤1：采集陀螺仪三轴数据并计算加速度；

步骤2：将步骤1中的加速度通过低通滤波器获得正弦曲线轨迹；

步骤3：根据步骤2中的正弦曲线轨迹进行峰值检测得到步伐数据；

步骤4：将步伐数据进行验证过零检测判断是否符合步伐数据判断条件；

步骤5：若符合，根据步骤2中的正弦曲线轨迹进行过零点检测得到步数数据；若不 符合，则回到步骤1。

所述步骤3中峰值检测包括以下步骤：

步骤3.1：根据步骤2中的正弦曲线轨迹获得本次加速度方向和上次加速度方向；

步骤3.2：判断步骤3.1中本次加速度方向与上次加速度方向是否相反；

步骤3.3：若相反，即为峰值状态，则进入计步逻辑进行计步，得出步伐数据；若相同， 则回到步骤1。

所述步骤4验证过零检测包括以下步骤：

步骤4.1：通过步骤2中的正弦曲线轨迹获取采样数据段中的n个极值点的幅值，极值 点包括波峰点和波谷点；

步骤4.2：通过步骤2中的正弦曲线轨迹的采样数据段求平均值预估计步阈值和第一阈 值；

步骤4.3：判断a个极值点中最大波峰点和最小波谷点的幅值差值是否大于或等于计步 阈值(a<n)；

步骤4.4：若大于或者等于计步阈值，判断a个极值点中第i个波峰点的领域中的最大 峰值点的幅值和重力加速度的差值是否小于第一阈值的大小(i＝<a)；若小于回到步骤1；

步骤4.5：若最大峰值点的幅值和重力加速度的差值小于第一阈值，则确定第i个波峰 点的邻域中的波峰点为干扰点，去掉第i个波峰点的邻域中的波峰点和波谷点；若大于或 者等于则回到步骤1。

所述步骤5中过零点检测包括以下步骤：

步骤5.1：判断步骤2中的正弦曲线轨迹波形是否通过正、负两个零点；

步骤5.2：若是，则判断是否没超过规避误差时间；若不是，则回到步骤1；

步骤5.3：若没超过，则根据正弦曲线轨迹波形计算通过零点数从而得出步数数据；若 超过，则回到步骤1。

优选地，所述步骤2中低通滤波器采用截止频率为3Hz的六阶巴特沃斯低通滤波器。

优选地，所述步骤5.2中规避误差检测时间为100ms。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明能够克服传感器震动、抖动的影响，从而准确计步；

(2)本发明的计步方法不针对特定人或特定状态，对于不同人的运动模式，以及同一 人在不同状态下的运动模式，均能自适应地调整，进而实现准确计步；

(3)本发明特别适合于利用手机等常见移动智能设备实现计步，并且能够兼容于各种 不同型号的手机以及其它移动智能设备；

(4)本发明的计步方法中，加速度数据采集阶段，不限定使用者携带加速度采集装置 的位置和携带方式。例如，在使用手机作为加速度采集装置时，使用者在走路时，不论将 手机置于裤兜、衣兜、提包、背包内，还是手握手机并随手摆动，还是边走边使用手机， 本发明的计步方法均能自适应地调整并准确地进行计步。

附图说明

图1是本发明一种基于三轴陀螺仪的计步方法的主流程图；

图2是本发明一种基于三轴陀螺仪的计步方法中步骤3峰值检测得步伐数据的流程图；

图3是本发明一种基于三轴陀螺仪的计步方法中步骤5过零点检测得步数数据的流程 图；