[发明专利]一种步态检测分析方法及装置

权利要求书

1.一种步态检测分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)数据采集：至少采集脚在空间X、Y、Z三个方向上的线加速度及角加速度数据，所述X、Y、Z方向为设定的方向，X、Y、Z方向相互垂直，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)定位完全着地点：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；

3)进行步态检测：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，极大值为y轴加速度的极大值，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；

4)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时开始检测x轴角速度的极大值判断极大值的大小，小于零时以极大值点作为一步结束的时间，大于零时，从极大值点位置开始寻找角速度为零的时间点，作为一步的结束；

5)步数统计：进行坐标转换，若单步的步幅大于s且离地高度大于h则该步有效，步数加一，反之则无效不计数；

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

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；

8)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；

9)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；

10)判断足内八和足外八：进行二次坐标转换，计算脚掌偏转角度gama＝arctg(Accx′/Accy′)；式中：gama为脚掌偏转角度，Accx’为变换后的X轴加速度值，Accy’为变换后的Y轴加速度值；判断脚掌偏转角度方向的正负关系以及绝对值大小，若该角度的绝对值小于θ，则当前步态为正常步态；若该角度的绝对值大于θ，且方向为正，则当前步态为外八；若该角度的绝对值大于θ，且方向为负，则当前步态为内八。

2.根据权利要求1所述的一种步态检测分析方法，其特征在于：所述s为20cm,所述h为2cm。

3.根据权利要求1所述的一种步态检测分析方法，其特征在于：所述低通滤波处理采用二阶巴特沃斯低通滤波器进行滤波。

4.根据权利要求1所述的一种步态检测分析方法，其特征在于：所述步态检测还包括极大值的更新：在检测到极大值后极大值的值会锁定，在之后若检测到10个以上的极大值时该极大值的值重新确定,或若后面的极大值大于该极大值，将极大值替换为较大的极大值。

5.根据权利要求1所述的一种步态检测分析方法，其特征在于：所述离地高度的计算方法：H＝∫∫az dt；式中az为原始的Z轴加速度值。

6.根据权利要求1所述的一种步态检测分析方法，其特征在于：所述单步步幅的计算方法，具体步骤如下：1)对加速度进行坐标转换，得到前进方向的加速度；2)对前进方向的加速度进行二重积分得到单步步幅；3)对步幅进行误差修正；4)对平均速度进行修正；5)对所述的平均速度计算得到步幅。

7.根据权利要求1所述的一种步态检测分析方法，其特征在于：所述α＝β＝10°。