[发明专利]一种基于MEMS-IMU的行人运动模式识别方法及装置

权利要求书

1.一种基于MEMS-IMU的行人运动模式识别方法，根据MEMS-IMU在鞋中的位置，确定三维坐标系，其中鞋的前后方向为x轴方向，垂直于鞋底面的方向为z轴方向，y轴垂直于x轴和z轴；其特征在于，包括以下步骤：

1)至少采集MEMS-IMU中x轴方向上的加速度和y轴方向上的角速度；

2)将采集的x轴方向上的加速度与加速度初始值作差，大于零的极值为加速度波峰值，小于零的极值为加速度波谷值；将采集的y轴方向上的角速度与角速度初始值作差，大于零的极值为角速度波峰值，小于零的极值为角速度波谷值；

其中，所述加速度初始值为行人静止时x轴方向上的加速度；所述角速度初始值为行人静止时y轴方向上的角速度；

3)从行人静止状态解除开始，若x轴方向上的加速度先出现加速度波谷值，则判断为上楼状态；若y轴方向上的角速度先出现角速度波谷值，则判断为下楼状态。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS-IMU的行人运动模式识别方法，其特征在于，所述加速度初始值和角速度初始值是通过计算得到的：

(1)分别采集MEMS-IMU中x轴、y轴、z轴三个方向上的加速度和角速度；

(2)根据采集的x轴、y轴、z轴三个方向上的加速度，计算加速度方差，所述加速度方差的计算方式为：

式中，a_k＝[a_kx a_ky a_kz]^T为采集的k时刻的加速度；为滑动窗口N时间段内的计算的加速度平均值；为加速度方差；

(3)将计算的加速度方差与加速度方差检测阈值threshold_σ比较，若加速度方差小于加速度方差检测阈值threshold_σ，则将采集的x轴方向上的加速度作为加速度初始值，将y轴方向上的角速度作为角速度初始值。

3.根据权利要求1所述的基于MEMS-IMU的行人运动模式识别方法，其特征在于，步骤2)中，x轴方向上的加速度波峰值的计算方式为：

且

x轴方向上的加速度波谷值的计算方式为：

且

式中，a_kx为k时刻x轴方向上的加速度，a_(k-1)x为k-1时刻x轴方向上的加速度，a_(k+1)x为k+1时刻x轴方向上的加速度，为行人静止时的x轴方向上的加速度初始值；

y轴方向上的角速度波峰值的计算方式为：

且

y轴方向上的角速度波谷值的计算方式为：

且

式中，ω_ky为k时刻y轴方向上的角速度，ω_(k-1)y为k-1时刻y轴方向上的角速度，ω_(k+1)y为k+1时刻y轴方向上的角速度，为行人静止时y轴方向上的角速度初始值。

4.一种基于MEMS-IMU的行人运动模式识别装置，包括处理器和存储器，处理器连接有用于获取MEMS-IMU数据的通讯接口；其特征在于，所述处理器执行存储在存储器中的如下方法指令：

1)至少采集MEMS-IMU中x轴方向上的加速度和y轴方向上的角速度；

2)将采集的x轴方向上的加速度与加速度初始值作差，大于零的极值为加速度波峰值，小于零的极值为加速度波谷值；将采集的y轴方向上的角速度与角速度初始值作差，大于零的极值为角速度波峰值，小于零的极值为角速度波谷值；

其中，所述加速度初始值为行人静止时x轴方向上的加速度；所述角速度初始值为行人静止时y轴方向上的角速度；

3)从行人静止状态解除开始，若x轴方向上的加速度先出现加速度波谷值，则判断为上楼状态；若y轴方向上的角速度先出现角速度波谷值，则判断为下楼状态。