[发明专利]一种运动步态监控仪及多参数传感器数据处理方法

权利要求书

1.一种运动步态监控仪，其特征在于，所述运动步态监控仪包括：

GPS模块，与单片机相连接，用于对步幅经纬度信息以及步幅的运动轨迹进行定位和计算；

多参数传感器，与单片机相连接，用于采集步数、步幅和步态中的数据；

蓝牙模块，与单片机相连接，通过蓝牙协议用于GPS模块采集的数据、多参数传感器采集的数据进行传输；

单片机，用于对GPS模块、多参数传感器传输的数据进行运算和处理。

2.如权利要求1所述运动步态监控仪，其特征在于，所述运动步态监控仪进一步包括：

与单片机电连接，用于实现与锂电池供电的电源模块；所述电源模块集成有DCDC芯片。

3.如权利要求1所述运动步态监控仪，其特征在于，所述运动步态监控仪进一步包括：

与单片机电连接，用于实现充电的充电模块；所述充电模块集成有充电芯片。

4.如权利要求1所述运动步态监控仪，其特征在于，所述运动步态监控仪进一步包括：与单片机相连接，用于实现照明的LED灯；所述LED灯通过集成的GPIO进行输出电平的控制；输出低电平点亮LED，输出高电平熄灭LED。

5.如权利要求1所述运动步态监控仪，其特征在于，所述运动步态监控仪进一步包括：

与单片机相连接，用于对异常运动步态进行报警的蜂鸣器；所述蜂鸣器内置有用于震动的马达。

6.如权利要求1所述运动步态监控仪，其特征在于，所述蓝牙模块集成有蓝牙芯片；所述蓝牙芯片通过BLE4.0和2.4GHZ协议栈，并利用射频发射电路与单片机连接。

7.如权利要求1所述运动步态监控仪，其特征在于，所述蓝牙模块通过通信协议连接手机。

8.如权利要求3所述运动步态监控仪，其特征在于，所述充电模块采用装配吸附式充电装置，用于检测剩余电量。

9.一种如权利要求1所述运动步态监控仪中的多参数传感器数据处理方法，其特征在于，所述多参数传感器数据处理方法包括：

通过多参数传感器获取到用户运动时的物理参数后，使用基于滤波和步态识别的核心算法，通过动态阈值控制和船形窗口控制，对这些数据进行处理，计算得到使用者跨步的次数、步幅和角度；具体包括：

对多参数传感器采集到的数据进行滤波处理，得到噪声较少的运动数据，包括三轴方向的加速度和角度；

峰值采集：计算出三轴方向加速度的合成加速度大小，对每一个数据采样点，如果它的合成加速度大小比它的前一个数据采样点和它的后一个数据采样点的合成加速度大小都大，此时合成的加速度大小是一个峰值；

动态阈值和船形窗口控制：记录最近若干次测量到的三轴方向合成加速度变化周期中的最大值和最小值，算出每个周期中合成加速度大小的平均值；由若干个周期的合成加速度大小平均值计算得到的平均值是动态阈值；船形窗口判断人两次跨步运动的时间间隔在0.2秒到2秒；若一个峰值与上一个有效峰值的时间间隔在这个时间区间内，则为一个有效峰值；

起步检测：若连续检测到若干个有效峰值，则认为已经进入了跨步运动，将有效峰值作为有效步数计入计步值；

步幅检测：通过实时的加速度监控计算出实时的运动速度，并计算两次数据采样间隔中的位移，将两次有效峰值之间的所有位移累加起来得到这次有效跨步中的步幅；

跨步角度检测：多参数传感器实时地监控传感器坐标系相对地面坐标系的倾角，使用者静止站立的状态下，当多参数传感器倾角不为0，在跨步运动中，倾角会发生剧烈的变化，变化区间在+90°到-90°；倾角最大值和倾角最小值的差就是跨步角度。