[发明专利]一种基于三轴加速度的计步方法

说明书

本发明涉及电子信息技术领域，具体涉及一种基于三轴加速度的计步方法，包括以下步骤：首先通过三轴加速度传感器采集三轴加速度数据，得到三轴信号；然后根据三轴信号进行建模，并分解模型分别得到三轴信号的竖直方向分量信号和水平方向分量信号，分别进行降维，频谱分析得到三轴信号的频率幅度谱；再计算三轴信号的积分波信号，计算竖直方向分量信号、水平方向分量信号的自相关信号的最大值与最小值的比值进行计算，根据相关参数最后再进行判定计步。本发明基于三轴加速度的计步方法，通过三轴加速度的分解、三轴加速度的降维、运动状态分析、频谱分析和计步，解决了特殊步行状态下不计步、少计步、多计步的问题。

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，具体涉及一种基于三轴加速度的计步方法。

背景技术

随着可穿戴式电子设备的快速发展，计步器得到了广泛应用，计步器是一种日常锻炼进度监控器，可以计算人们行走的步数、估计人们行走的距离、计算运动所消耗的卡路里，方便人们随时监控自己的健身强度、运动水平和新陈代谢。计步器的所使用的传感器有多种类型，例如中国专利文献《使用磁传感器的计步器及测量方法》(CN101086450A)公布了一种使用磁传感器的计步器及测量方法。该方法在一只脚上附加一个条形磁铁，在另一只脚上安装接收装置，通过检测磁通量的水平分量是否过零来计步。该方法存在使用不方便，受磁场影响大的缺点。

目前绝大部分计步器是基于微电子系统MEMS的三轴加速度传感器来采集使用者运动过程中的三轴数据，通过分析三轴加速度数据来进行计步的。例如中国专利文献《计步器》(CN102297701A)、《一种在Android手机上实现计步器的方法》(CN104567912A)以及《一种基于3轴加速计的计步方法和计步器》(CN103712632A)分别公布了一种利用阈值检测的计步算法。现有专利计步方法通常包括以下方面：先三轴数据的合成，采用或a＝|ax|+|ay|+|az|或a＝ax+ay+az的方法合成三轴加速度；然后根据加速度变化幅度判断是否为走路或跑步状态，检测脉冲宽度和高度，符合阈值设定范围则步数计数器加1。

而现有专利加速度合成方法在两种情况下可能导致计步错误，一是合成加速度频率翻倍，导致计步数范围，二是，合成加速度使交流信号幅度变小，导致行走状态判断为非行走状态。此外，现有专利根据加速度变化幅度和判断是否为走路或跑步状态，可能导致特殊走路状态判断为非走路状态而不计步，例如，背着手走路或走路是没有甩手动作。另一方面，现有专利采用脉冲检测方法计步，因加速度信号频率可能是步频的二分之一或二倍，导致计步数翻倍或减半。

针对现有专利中的缺陷，本专利设计一种计步方法的解决方案，解决特殊步行状态下不计步、少计步、多计步的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于三轴加速度的计步方法，通过三轴加速度的分解、三轴加速度的降维、运动状态分析、频谱分析和计步，解决了特殊步行状态下不计步、少计步、多计步的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于三轴加速度的计步方法，包括以下步骤：

步骤S1.通过三轴加速度传感器采集三轴加速度数据，得到三轴信号；

步骤S2.根据三轴信号进行建模，并分解模型分别得到三轴信号的竖直方向分量信号和水平方向分量信号；

步骤S3.对竖直方向分量信号进行降维处理至一维，得到一维竖直方向分量信号；对水平方向分量信号进行降维处理至一维，得到一维水平方向分量信号；

步骤S4.分别对一维竖直方向分量信号、一维水平方向分量信号做频谱分析，计算竖直信号和水平信号的幅度谱并将二者相加，得到三轴信号的频率幅度谱；

步骤S5.计算三轴信号的积分波信号；