[发明专利]一种步态分析方法

说明书

本发明公开了一种步态分析方法，六轴加速度传感器至少采集在空间X、Y、Z三个方向上加速度数据；所述判断方法步骤如下：1)定位完全着地的时间点；2)对信号进行步态检测；3)单步信号划分；4)计算角度的大小；5)判断着地方式；6)判断足内旋和足外旋；7)判断走跑方式。本方法通过对用户在行走或运动过程中基于足部的各种参数进行实时采集和算法处理，能够实现实时检测与分析用户步态，并且分析过程方便快捷，准确度高,有利于运动员及早发现进行矫正。

技术领域

本发明涉及步态分析技术领域，尤其涉及一种步态分析方法。

背景技术

步态是人体结构与功能、运动调节系统、行为及心理活动在行走时的外在表现，但是，其中某个系统或某些方面的功能障碍，都可引起步态异常。足内旋本身是一种正常的动作，它是脚部为了防止脚内侧足弓受伤害而自然产生的一系列缓冲动作。但是长期的内旋不足或者内旋过度都有可能引起跑步损伤。脚内旋会破坏正常负重路径，导致腿向内过度翻转。脚过度内旋是一种不良形态，可能导致不适和损伤。外旋则与内旋相反，指脚向外翻卷。脚过度内旋和外旋引起的常见疾病包括：足弓疼痛、脚跟疼痛、扁平足、膝盖疼痛、踝关节扭伤、肌腱炎、关节疼痛、腰背痛、胫夹疼痛和/或应力性骨折。因此，有必要提供一种方便，快捷，精准的步态分析方法，尤其是分析足内旋和外旋的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种步态分析方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种步态分析方法，对信号采集系统采集传输的数据进行分析，其具体分析过程如下：

1)定位完全着地的时间点:设置初始阈值为0.5G，方波信号为0，将原始信号放大3倍，消除干扰，对信号数据进行低通滤波处理，利用y轴加速度生成方波信号，若检测到方波是为下降边沿，开始检测x轴角速度极大值，判断极大值是否大于500DPS，若否，则以该极大值的时间点为着地时间点，若是，则继续寻找以角速度为零的时间点为完全着地时间点；

2)对信号进行步态检测：检测信号的极大值，从极大值开始寻找与极大值相差大于阈值的实时信号数据，实时信号数据与极大值的差值大于阈值时将方波信号置为-1，在方波信号为-1时开始检测y轴加速度的最小值，并检测完全着地时间点，在找到完全着地时间点后，方波信号置为0，以极大值和最小值的差值的0.8倍作为下一步的阈值；

3)单步信号划分：检测生成的方波信号的下降沿，在实时信号大于最小值0.2G时(减少过程误差)开始检测角速度的极大值判断极大值的大小，小于零时以该极值点作为一步结束的时间，大于零时，从极值点位置开始寻找角速度为零的时间点，作为一步的结束；

4)计算角度的大小：定位着地后脚掌翻转的时间，对角速度进行积分，求解出角度θ，θ＝∫(w*t),式中w为角速度，t为采样时间；

5)判断着地方式：判断该角度的正负关系以及绝对值大小，若θ绝对值小于α，则当前步态为全掌着地；若θ绝对值大于α，且θ方向为正，则当前步态为前脚掌着地；若θ绝对值大于α，且θ方向为负，则当前步态为后脚掌着地；

6)判断足内旋和足外旋：若角度θ大于β，则当前步态为足外旋；若角度θ小于或等于0°，则当前步态为足内旋；当角度θ属于0°到β之间，则为正常内旋；

7)判断走跑方式：定位x轴离地时间和着地时间，判断触地腾空比是否小于1，若小于1，则为跑步状态，反之则为走路状态，其中触地腾空比为单步着地时间/腾空时间。

优选的，所述采集系统为六轴加速度传感器，至少采集在空间X、Y、Z三个方向上加速度数据，所述X、Y、Z方向为设定的方向。

优选的，所述的滤波方式采用二阶巴特沃斯低通滤波器进行滤波。