[发明专利]一种步态分析方法及装置

权利要求书

1.一种步态分析方法，其特征在于：其具体分析过程如下：

1)信号采集：利用传感器采集人体行进过程中下肢在空间上X、Y、Z三个方向的运动信号，所述运动信号包括三维加速度信号和三维角速度信号；所述X、Y、Z方向相互垂直，所述X、Y、Z方向分别为以待测人体为参照的水平前后方向，水平左右方向和竖直方向；

2)对采集到的信号进行两次滤波：对行进方向的加速度进行高通滤波，对高通滤波后的数据取绝对值，再进行长度为N的均值滤波得到acc_speed_me序列；

3)单步信号划分：序列acc_speed_me以th_K的变化量进行分割，即(acc_speed_mea(n)-acc_speed_mea(n-1))th_K作为一步运动开始，(acc_speed_mea(n-1)-acc_speed_mea(n))th_K作为一步运动结束，这段间隔为有效的一步；

4)判断着地方式：当(Zacc-1G)/Y0.1时为后跟着地，Z变大；当(Zacc-1G)/Y-0.1时为前掌着地，Z变小；其他为全掌着地情况，其中Zacc为Z轴方向加速度，G为重力加速度，G＝9.8m/s²，Zacc-1G为全掌落地时的情况；

5)判断足内旋：当0X/Zmax0.1，为正常着地；当X/Zmax0.1，X方向加速度为正，为外翻着地；当X/Zmax0.1，X方向加速度为负，为内翻着地，其中X为X轴加速度，Zmax为Z轴最大加速度；

6)判断内外八字：当(X/Y)0.1，测量加速度的方向与行进方向相反为外八字步；当(X/Y)0.1，测量加速度的方向与行进方向相同为内八字步，其中X为X轴加速度，Y为Y轴加速度。

2.根据权利要求1所述的一种步态分析方法，其特征在于：th_K的取值范围为10-80。

3.根据权利要求1所述的一种步态分析方法，其特征在于，还包括以下步骤：

1)重新采样：设置加速度采样率FS，将采样率为FS的序列重采样至10Hz，即每隔FS/10抽取采样点；

2)获取单步数据：将重采样后获取的有效行进方波时间扩展至实际时间，对行进方向加速度进行低通滤波，以有效行进方波下降沿为单步开始，并查找每个方波周期内的最小值以此采样点为单步行进的结束时间；

3)获取腾空时间和着地时间：由一步行进的结束点逐次累加计算获取单步运行由结束到开始的速度变化，对速度曲线进行高通滤波，获取由高通滤波后的速度曲线最小值开始至第一个极点，取为腾空时间点，总时间减去腾空时间得出着地时间；

4)获取步幅大小：s＝-v_min÷Preg÷FS×10÷2×t÷FS，式中s为步幅，Vmin为速度曲线最小值，Preg为传感器1G的数据点，t腾空时间，FS为采样率；

5)获取冲击力和腾空高度：获取单步结束点前后FS/10个数据点内垂直方向的最大值，取为冲击力；获取单步结束点前后FS/10个数据点内垂直方向的最小值Z_min，取为触地点；以触地点开始向前取FS/10个数据点，并减去中获取的最小值Z_min，即Z_n＝Z_n-Z_min；对Z_n进行累加估算着地速度vz＝Zn+Zn-1+…+Z1；v_z'＝v_z÷Preg÷FS×10，其中Preg为传感器1G的数据点，FS为采样率；计算离地高H,H＝v_z'×0.1。

4.一种采用权利要求1所述的步态分析方法的装置，其特征在于：包括载体、数据采集器、微处理器和电池；所述载体为一智扣，所述智扣包括上盖、透光片和底座，所述上盖和底座之间形成放置槽，所述放置槽内用于放置数据采集器、微处理器和电池，所述数据采集器用于至少采集人体在空间X、Y、Z三个方向上的线加速度及角加速度数据；所述数据采集器的输出端电性连接微处理器的信号输入端，所述微处理器具有A/D转换功能、串口通信功能以及蓝牙通信功能，并通过蓝牙通讯连接智能终端，微处理器将采集到数据进行分析处理，进而计算出对应的数据并将该数据传输至智能终端。