[发明专利]一种跑步过程中快速响应抬腕动作并亮屏的信号处理方法

权利要求书

1.一种跑步过程中快速响应抬腕动作并亮屏的信号处理方法，该方法是利用智能电子设备中的三轴加速度信号，对其进行筛选、合成后、分析后，对智能电子设备用户当前是否处于跑步状态，及是否抬腕进行识别，并做出亮屏响应，其特征在于：该方法包括以下步骤：

首先，在三轴加速度信号中筛选出最能反映跑步过程中抬腕动作的两轴加速度信号并合成得到合成加速度信号，同时利用所筛选出的两轴加速度信号计算跑步过程中的偏转角信号；随后，对合成加速度信号及偏转角信号进行滤波处理，得到合成加速度滤波信号及偏转角滤波信号；接着，分析合成加速度信号滤波前后的波形变化以识别跑步状态；然后，在跑步状态下分析偏转角滤波信号的瞬时变化以识别抬腕动作；最后，在识别为抬腕动作后做出亮屏响应。

2.根据权利要求1所述的一种跑步过程中快速响应抬腕动作并亮屏的信号处理方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：

步骤1：采集三轴加速度信号中最能反映跑步过程中抬腕动作的两轴加速度信号xACC、zACC，进行矢量合成操作，得到合成加速度信号sACC，记作S1；同时利用所筛选出的加速度信号xACC和合成加速度信号sACC计算跑步过程中的偏转角信号；

步骤2：对合成加速度信号S1进行滤波，得到合成加速度滤波信号S2；对偏转角度信号进行滤波，得到偏转角度滤波信号S3；

步骤3：实时分析S1与S2波形的变化，进行上升沿及下降沿交叉点检测，得到上升沿交叉点及下降沿交叉点时间间隔，计算上升沿交叉点及下降沿交叉点之间两组信号最大幅度差；基于交叉点时间间隔与最大幅度差进行跑步状态的判定，当时间间隔与最大幅度差同时满足预设的阈值，则判定当前为跑步状态，否则为非跑步状态；

步骤4：在跑步状态下分析偏转角滤波信号S3的瞬时变化以识别抬腕动作，即在偏转角度滤波信号S3中检测波形上升沿，计算窗口内波形上升沿的相对变化量A2；在合成加速度滤波信号S2中检测波形下降沿，计算窗口内波形下降沿的相对变化量A1；当A1与A2均大于预设的阈值时，认为是抬腕状态，否则为非抬腕状态；

步骤5：当被认定为抬腕动作状态后，输出亮屏消息。

3.根据权利要求2所述的一种跑步过程中快速响应抬腕动作并亮屏的信号处理方法，其特征在于：对合成加速度信号S1进行卡尔曼滤波，得到合成加速度滤波信号S2；对偏转角度信号进行卡尔曼滤波，得到偏转角度滤波信号S3。

4.根据权利要求2所述的一种跑步过程中快速响应抬腕动作并亮屏的信号处理方法，其特征在于：所述的合成加速度信号sACC采用绝对值合成法计算合成加速度，即，sACC＝|xACC|+|zACC|。

5.根据权利要求2所述的一种跑步过程中快速响应抬腕动作并亮屏的信号处理方法，其特征在于：所述的偏转角定义为xACC与sACC的夹角，即，

偏转角angleX＝arccos(xACC/sACC)。

6.根据权利要求2所述的一种跑步过程中快速响应抬腕动作并亮屏的信号处理方法，其特征在于：所述的步骤3中，基于交叉点时间间隔与最大幅度差进行跑步状态的判定时，需统计连续N个交叉点时间间隔及相应的最大幅度差，其中N为自然数。

7.根据权利要求6所述的一种跑步过程中快速响应抬腕动作并亮屏的信号处理方法，其特征在于：所述的N大于等于3，即当统计的连续至少3个交叉点时间间隔及相应的最大幅度差均满足预设的阈值，则判定当前为跑步状态，否则为非跑步状态。

8.根据权利要求6所述的一种跑步过程中快速响应抬腕动作并亮屏的信号处理方法，其特征在于：统计连续N个交叉点时间间隔及相应的最大幅度差后，计算平均时间间隔。

9.根据权利要求8所述的一种跑步过程中快速响应抬腕动作并亮屏的信号处理方法，其特征在于：所述的步骤4中，当A1与A2均大于预设的阈值时，同时由步骤3中获得当前交叉点时间间隔与平均时间间隔进行比较，若当前交叉点时间间隔大于平均时间间隔，则认定为抬腕状态。