[发明专利]一种多条件约束的零速区间检测方法

权利要求书

1.一种多条件约束的零速区间检测方法，采用MEMS-IMU采集行人足背部运动信息，其特征在于，包括以下步骤：

S1：实时采集三轴陀螺仪的角速率数据和三轴加速度计的加速度数据，将采集数据进行校准及低通滤波处理；

S2：根据所述角速度信息和加速度信息分别对应与设定阈值Ω_zero和A_zero的关系，得到零速区间和运动区间的预判结果；

S3：根据运动区间的预判结果，得到峰值加速度采样时刻及行人步态周期，并向前追溯M-1个步态周期；其中，M为设定值；

S4：对M个步态周期进行加权计算，得到当前步态周期的预测值；

S5：根据所述当前步态周期的预测值与零速区间的比例关系，以峰值加速度采样时刻为起点，得到精确定位后的零速区间。

2.根据权利要求1所述的多条件约束的零速区间检测方法，其特征在于，所述步骤S1中校准包括以下步骤：

设定三轴陀螺仪采样时间为i时输出的角速率数据为ω_x(i)、ω_y(i)、ω_z(i)，三轴加速度计采样时间为i时输出的加速度数据测量值为a_x(i)、a_y(i)、a_z(i)，开机静止等待时间为T_w；

当采样时间i小于等于T_w时，计算三个正交轴上陀螺仪输出的平均矢量和Ω_ave以及三个正交轴上加速度计输出的平均矢量和A_ave：

其中，Ω(i)表示i时刻三个正交轴上陀螺仪输出的矢量和，Ω_sum表示采样时间i小于等于静止等待时间T_w时所有Ω_i之和，A(i)表示i时刻三个正交轴上加速度计输出的矢量和，A_sum表示采样时间i小于等于静止等待时间T_w时所有A_i之和；

当采样时间i大于T_w时，分别计算三轴陀螺仪和三轴加速度计的实时矢量和，并分别对应与平均矢量和Ω_ave、A_ave做差得到校准后的矢量和结果Ω_correct、A_correct；

3.根据权利要求1所述的多条件约束的零速区间检测方法，其特征在于，所述步骤S2中零速区间和运动区间的预判方式为：

当经过校准及低通滤波处理后的三轴陀螺仪实时矢量和小于设定阈值Ω_zero，且经过校准及低通滤波处理后的三轴加速度计实时矢量和小于设定阈值A_zero同时成立时，判断为零速区间，否则为运动区间。

4.根据权利要求1所述的多条件约束的零速区间检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

在预判运动区间内采用循环比较的方法找出竖直方向加速度计的最大值及对应的采样时刻，并分别计算前M-1个预判运动区间内峰值加速度的采样时刻，将相邻两个预判运动区间的采样时刻相减，得到M个步态周期。

5.根据权利要求4所述的多条件约束的零速区间检测方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

对M个步态周期分别进行加权动态时间约束得到当前步态周期的预测值T_p；

其中，K_i表示第i个步态周期的权重系数，i的时间越靠后，K_i的值越大，T_i-1表示i-1预判运动区间的步态周期，T_i-M表示i-M预判运动区间的步态周期。

6.根据权利要求1所述的多条件约束的零速区间检测方法，其特征在于，所述步骤S5中精确定位后的零速区间T_zero的计算公式如下：

其中，P₁为从脚跟触地到脚掌触地在一个步态周期中的比例，P₂为零速区间在一个步态周期中的比例，T_p为当前步态周期的预测值，为竖直方向加速度计最大值对应的采样时刻。