[发明专利]一种根据步伐可信度估计的计步方法

摘要

本发明公开一种根据步伐可信度估计的计步方法，对垂向加速度和前向加速度数据作两次步伐可信度估计；第一次估计时，计算两轴数据的近似标准差，根据近似标准差的大小滤除一部分静止或微小动作步态；第二次估计时，计算时间窗内的高阈值和低阈值，根据二者差值判别出存在可信步伐的时间窗；在满足条件的时间窗内遍历垂向加速度数据点，依据其与低阈值、中阈值的比较检测到步伐变化的时间点；本发明方法精度高，计步效果好，实时性强。

主权项

1.一种根据步伐可信度估计的计步方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)人体佩戴的加速度计检测垂向加速度和前向加速度，将检测到的垂向加速度放入自定义的缓冲数组Z，得到Z时间窗，将检测到的前向加速度放入自定义的缓冲数组Y，得到Y时间窗，两个时间窗的长度都为N；2)根据下式计算垂向加速度的近似标准差stz：其中，acc_z1是Z时间窗内的第一个数据，acc_zi是Z时间窗内第i个数据，i是Z时间窗中数据的序号，1≤i≤N；根据下式计算前向加速度的近似标准差sty：其中，acc_y1是Y时间窗内的第一个数据，acc_yj是Y时间窗内第j个数据，j是Y时间窗中数据的序号，1≤j≤N；3)根据下式分别判断第一次步伐可信度的垂向估计取值p1z和前向估计取值p1y：4)若p1z和p1y同时为1，则按照如下方式计算Z时间窗内的高阈值TrHz、低阈值TrLz和Y时间窗内的高阈值TrHy、低阈值TrLy，否则更新垂向加速度和前向加速度后返回步骤1)：其中，vmax_zk1是Z时间窗内的极大值，m为Z时间窗内的极大值个数，vmin_zk2是Z时间窗内的极小值，n为Z时间窗内的极小值个数，TrHzt‑1和TrLzt‑1分别是上一Z时间窗内的高阈值和低阈值，t为当前Z时间窗的编号，k1和k2分别为Z时间窗内极大值和极小值的序号，1≤k1≤m，1≤k2≤n，vmax_yk3是Y时间窗内的极大值，p为Y时间窗内的极大值个数，vmin_yk4是Y时间窗内的极小值，q为Y时间窗内的极小值个数，TrHyt‑1和TrLyt‑1分别是上一Y时间窗内的高阈值和低阈值，t为当前Y时间窗的编号，k3和k4为分别为Y时间窗内极大值和极小值的序号，1≤k3≤p，1≤k4≤q；5)根据下式分别计算Z时间窗内的高低阈值差值vppz和Y时间窗内的高低阈值差值vppy：vppz＝TrHz‑‑TrLzvppy＝TrHy‑‑TrLy其中，TrHz为Z时间窗内的高阈值，TrLz为Z时间窗内的低阈值，TrHy为Y时间窗内的高阈值，TrLy为Y时间窗内的低阈值；6)根据下式分别判断第二次步伐可信度的垂向估计取值p2z和前向估计取值p2y：7)若p2z和p2y同时为1，则说明Z时间窗内很可能产生了步伐，根据下式计算垂向加速度的中阈值，否则更新垂向加速度和前向加速度后返回步骤1)：8)将Z时间窗中的数据按照序号从小到大的顺序，依次根据以下条件进行判断：acc_zi＜TrLz＜acc_zi+1   (1)acc_zi＞TrLz＞acc_zi+1   (2)其中，acc_zi是Z时间窗内第i个数据，acc_zi+1是Z时间窗内第i+1个数据，1≤i≤N‑1，若先出现一个数据满足公式(1)，则判断该数据从下向上穿越了低阈值，记此时的数据序号为s，进入步骤9)，若先出现一个数据满足公式(2)，则判断该数据从上向下穿越了低阈值，记此时的数据序号为w，更新垂向加速度并得到新的Z时间窗，返回步骤2)，若Z时间窗中的所有数据都既不满足公式(1)，也不满足公式(2)，则更新垂向加速度和前向加速度后返回步骤1)；所述新的Z时间窗内的数据点为：Z＝{acc_zw+1，...，acc_zN，...，acc_zN+w}其中，acc_zw+1是旧的Z时间窗内第w+1个数据，acc_zN是旧的Z时间窗内第N个数据，此后是新接收的垂向加速度，acc_zN+w是新接收到的第w个数据，新的Z时间窗长度仍为N；9)将Z时间窗中的第s+1个至第N个数据按照序号从小到大的顺序，依次根据以下条件进行判断：acc_zi＜rr＜acc_zi+1   (3)acc_zi＞TrLz＞acc_zi+1   (4)其中，acc_zi是Z时间窗内第i个数据，acc_zi+1是Z时间窗内第i+1个数据，s+1≤i≤N‑1，若出现一个数据满足公式(3)，则判断该数据从下向上穿越了中阈值，并计一个步伐，若出现一个数据满足公式(4)，则判断该数据从上向下穿越了低阈值，记此时的数据序号为r，更新垂向加速度并得到新的Z时间窗，返回步骤2)，若Z时间窗中的第s+1至第N个数据中的所有数据都不满足公式(4)，则更新垂向加速度和前向加速度后返回步骤1)，所述新的Z时间窗内的数据点为：Z＝{acc_zr+1，...，acc_zN，...，acc_zN+r}其中，acc_zr+1是旧的Z时间窗内第r+1个数据，acc_zN是旧的Z时间窗内第N个数据，此后是新接收的垂向加速度，acc_zN+r是新接收到的第r个数据，新的Z时间窗长度仍为N。