[发明专利]基于加速度计的计步方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于加速度计的计步方法及系统，包括在佩戴者腕部佩戴手表的位置利用加速度计实时收集加速度信号；将收集到的加速度信号进行信号分解，得到子信号；将分解得到的子信号进行重构，得到重构加速度信号；用得到的由下肢运动构成的重构加速度信号进行计步。本发明通过采用信号分解的方法将上肢活动产生的加速度信号与下肢运动产生的加速度信号分离，从而解决了上肢活动对于准确计算下肢步数的干扰的问题；通过采用将上肢运动与下肢运动分离处理的方法，从而实现了免受上肢运动干扰的高鲁棒性计步算法。

技术领域

本发明涉及加速度计的技术领域，具体地，涉及基于加速度计的计步方法及系统，尤其涉及一种基于加速度计的高鲁棒性计步方法。

背景技术

目前众多的计步方法中都缺少对上肢有运动的干扰情况下的优化。在腕部捕捉到的加速度是上肢运动与下肢运动的耦合并且上肢运动与下肢运动存在频率重叠，以往的滤波或者基于频域的信号处理方法无法将二者分离。当前的计步方法，在使用者上肢有规律的摆动或者轻微运动时所受到的干扰不大。但是在上肢无规律运动或者大幅度剧烈运动时便会产生较大误差。

基于加速度的计步器通过计算下肢步行产生的加速度信号或其自相关函数的信号的峰值数量来估计步数，但是当加速度计佩戴在手腕上时(如智能手表)加速度计收集到的信号会受到人体上肢运动的干扰时，信号的峰值与步数之间的相关性被破坏并且无法用于准确估计步数。

在公开号为CN103727959B的专利文献中公开了一种计步方法和装置，所述方法包括重复执行下述步骤：a)从走跑者佩戴的三轴加速度传感器的三轴输出中获取三个具有预定长度的单轴加速度信号；b)对每个单轴加速度信号进行高通滤波；c)对每个高通滤波后的单轴加速度信号进行基频检测；d)利用每个基频检测所获得的基频作截止频率设置低通或带通滤波器，并利用其对相应的高通滤波后的单轴加速度信号进行低通或带通滤波；e)在每个低通或带通滤波后的单轴加速度信号中获得加速度信号极值点并去除其中的干扰极值点；f)对去除干扰极值点后的加速度信号极值点的数目进行统计；g)确定所述走跑者走跑的累计步数。

上述技术虽然能够给出大致的计步结果，但其没有考虑上肢无规律运动或者大幅度剧烈运动，不能保证计步的准确性。因此，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于加速度计的计步方法及系统。

根据本发明提供的一种基于加速度计的计步方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：在佩戴者腕部佩戴手表的位置利用加速度计实时收集加速度信号；

步骤S2：将收集到的加速度信号进行信号分解，得到子信号；

步骤S3：将分解得到的子信号进行重构，得到重构加速度信号；

步骤S4：用得到的由下肢运动构成的重构加速度信号进行计步。

优选地，所述步骤S1中的加速度信号包括三轴的合加速度、三轴中某一轴的加速度以及三轴中任意两轴的合加速度。

优选地，所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S2.1：利用信号时频处理方法将加速度信号分解为一系列子信号；

步骤S2.2：将分解得到的子信号分别计算自相关性；

信号时频处理方法包括经验模态分解、奇异谱分析和小波变换。

优选地，所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S3.1：将子信号通过线性叠加得到由下肢运动构成的重构加速度信号；

步骤S3.2：将子信号通过线性叠加得到由上肢运动构成的重构加速度信号；

步骤S3.3：将子信号通过线性叠加得到噪音。