[发明专利]一种北斗智能定位鞋及其脚步运动形态的识别方法

说明书

本发明涉及定位鞋技术领域，具体是一种北斗智能定位鞋及其脚步运动形态的识别方法，该北斗智能定位鞋，包括MCU处理器、定位模块、无线通讯模块及为北斗智能定位鞋供电的蓄电池模块，还包括姿态传感器与动能转换供电系统，所述姿态传感器包括内置的加速度计与陀螺仪，用于监测用户的脚步运动形态；所述动能转换供电系统由发电机构及充电电路组成，所述发电机构通过充电电路对蓄电池模块进行充电；本发明通过动能转换供电系统感应电变化与姿态传感器多源融合的方式，当预估结果出现偏离后，通过动能转换供电系统感应电变化曲线识别的步频识别结果对姿态传感器置信度误差修正，提高了脚步运动形态识别、使用者的走姿健康状况分析更为可靠性。

技术领域

本发明涉及定位鞋技术领域，具体是一种北斗智能定位鞋及其脚步运动形态的识别方法。

背景技术

现有的脚步运动形态识别方式对用户的脚步运动形态识别分析可靠性不佳。例如，基于肢体惯性的步态检测即利用惯性测量单元(imu),捕获人在行走中各肢体的加速度及姿态变化。整系统反应灵敏，相对于步态运动的跟随性好，但稳定性能不佳，存在难以克服的信号漂移问题。而具有足压力的步态检测是通过相关压力采集设备，采集获取在行走过程中的足压信息，而这些压力采集设备均均安装有不同类型的压力传感器元件。该获取的信息较为简单、直观，但离地摆动阶段，足底无接触压力，故产生步态周期内的信息空白，给后续的整体分析带来困难。

为此，本发明通过动能转换供电系统感应电变化与姿态传感器多源融合的方式，有效提高姿态传感器预估置信度，提高了脚步运动形态识别的可靠性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种北斗智能定位鞋及其脚步运动形态的识别方法。

本发明过以下技术方案予以实现：

一种北斗智能定位鞋，包括MCU处理器、定位模块、无线通讯模块及为北斗智能定位鞋供电的蓄电池模块，还包括姿态传感器与动能转换供电系统，所述姿态传感器包括内置的加速度计与陀螺仪，用于监测用户的脚步运动形态；所述动能转换供电系统由发电机构及充电电路组成，所述发电机构通过充电电路对蓄电池模块进行充电，所述姿态传感器、动能转换供电系统、定位模块及无线通讯模块均与MCU处理器电性连接。

进一步的，所述发电机构包括盒体，所述盒体由可拆卸的上盖体与下盖体组成，所述盒体内固定安装有限位环，所述限位环内均安装有压力球，所述上盖体与限位环相对应的位置设有开口，压力球上端穿出开口，所述上盖体上的开口尺寸小于压力球的球体直径，所述限位环的侧部设有摇摆臂杆，所述摇摆臂杆铰接于盒体内，所述摇摆臂杆的铰接处设有扭转弹簧，用于驱动摇摆臂杆朝限位环方向进行旋转，所述限位环朝向摇摆臂杆的侧壁上开设有开口，所述限位环的开口处设有垫片，所述垫片滑动连接于限位环的开口处，所述垫片与摇摆臂杆的侧壁之间连接有伸缩弹簧，所述盒体内还设有永磁体，永磁体转动连接于盒体内，所述永磁体的内部设有发电机定子，所述发电机定子固定于盒体内，所述永磁体的上端固定有齿轮，所述摇摆臂杆通过变速齿轮驱动永磁体进行转动，所述变速齿轮转动连接于盒体内。

优选的，所述变速齿轮由一大齿轮与小齿轮组成，其中大齿轮与小齿轮同轴设置，摇摆臂杆弧形段的内壁上设有轮齿，变速齿轮上的小齿轮与摇摆臂杆弧形段上的轮齿相啮合，所述变速齿轮上的大齿轮与永磁体上端齿轮相啮合。

优选的，所述盒体内还安装有限位柱。

发明进一步提供了一种北斗智能定位鞋脚步运动形态的识别方法，具体为通过姿态传感器及动能转换供电系统感应电压变化曲线，识别基于锚点的步幅、步频、航向监测；

运用姿态传感器及动能转换供电系统感应电变化曲线，基于锚点的步幅、步频、航向监测：由v＝s/t，得v＝∫adt；

v：速度矢量，s：位移矢量，t：时间，a：加速度矢量；

加速度矢量的变化速度矢量方向随之变化，通过锚点姿态预估判断行进方向；通过锚点的轨迹，至高点及方向的变化预估步幅、步频、航向；