一種計步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種計步方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展及人們生活水平的提高，智能穿戴設(shè)備在中國逐步發(fā)展并開 始延伸到各個領(lǐng)域。目前，大多數(shù)的智能穿戴設(shè)備都配置有計步器，可以對人們的行走狀態(tài) 或者跑步狀態(tài)的進(jìn)行計步?，F(xiàn)有的計步方法大多通過加速度傳感器檢測佩戴者腕部的加速 度信號，然后利用加速度信號的峰谷值對佩戴者進(jìn)行計步。由于佩戴者日常行走過程中， 擺臂動作復(fù)雜多變，且不同佩戴者也存在著擺臂動作的差異，加之噪聲的干擾，在多數(shù)情況 下，一個完整的步態(tài)周期分割會不明顯。因此，僅憑借合加速度信號的峰谷值來進(jìn)行計步， 容易出現(xiàn)誤計或漏計的情況?？梢?，現(xiàn)有的計步方法存在著較大的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明公開了一種計步方法，能夠提高對用戶步行或跑步時進(jìn)行計步的準(zhǔn)確度。
[0004] 本發(fā)明公開了一種計步方法，包括：
[0005] 根據(jù)預(yù)設(shè)采樣頻率采集手臂擺動的三軸加速度；
[0006] 獲取預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)所述三軸加速度的基準(zhǔn)加速度，并對所述基準(zhǔn)加速度進(jìn)行平 滑處理得到處理加速度；
[0007] 從所述處理加速度中獲取有效特征加速度，并記錄所述有效特征加速度在所述預(yù) 設(shè)采集時長內(nèi)的時間位置，其中，所述有效特征加速度為所述處理加速度中特征加速度的 有效值，所述特征加速度包括峰值加速度以及谷值加速度；
[0008] 確定以目標(biāo)特征加速度的時間位置為中心的第一時間窗口，其中，所述目標(biāo)特征 加速度為所述有效特征加速度中的任意一個；
[0009] 計算所述第一時間窗口內(nèi)的處理加速度波形與第二時間窗口內(nèi)的處理加速度波 形的相似度，所述第一時間窗口與所述第二時間窗口位置相鄰，時長相等；
[0010] 根據(jù)所述相似度，判斷所述處理加速度是否具有周期性；
[0011] 若是，則將所述第一時間窗口的時長確定為步態(tài)周期，并按照所述步態(tài)周期對所 述處理加速度進(jìn)行計步。
[0012] 實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：
[0013] 本發(fā)明中，計步器在采集到手臂擺動的三軸加速度之后，會對預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)三 軸加速度的基準(zhǔn)加速度進(jìn)行平滑處理得到處理加速度，從該處理加速度中獲取有效特征加 速度，并記錄該有效特征加速度在預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)的時間位置，確定以該有效特征加速度 中的目標(biāo)特征加速度的時間位置為中心的第一時間窗口，根據(jù)第一時間窗口內(nèi)的處理加速 度波形與第二時間窗口內(nèi)的處理加速度波形的相似度，判斷該處理加速度是否具有周期 性，若是，將該第一時間窗口的時長確定為步態(tài)周期，并按照該步態(tài)周期對該處理加速度進(jìn) 行計步。通過本發(fā)明，計步器會對處理加速度進(jìn)行篩選，剔除無效的特征加速度，然后再通 過遞進(jìn)式查找方法查找該預(yù)設(shè)時長內(nèi)處理加速度的步態(tài)周期，按照步態(tài)周期對用戶運(yùn)動進(jìn) 行計步，這樣可以減少對用戶步行或跑步時計步的誤計或漏計情況，提高計步準(zhǔn)確度。
【附圖說明】
[0014] 為了更清楚地說明本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015] 圖1是本發(fā)明公開的一種計步方法的流程示意圖；
[0016] 圖2是本發(fā)明公開的另一種計步方法的流程示意圖；
[0017] 圖3是本發(fā)明公開的又一種計步方法的流程示意圖；
[0018] 圖4是本發(fā)明公開的一種計步方法的波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地 描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā) 明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020] 本發(fā)明公開了 一種計步方法，能夠提高對用戶步行或跑步時進(jìn)行計步的準(zhǔn)確度。 以下分別進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021] 請參閱圖1，圖1是本發(fā)明公開的一種計步方法的流程示意圖。如圖1所示，該計 步方法可以包括以下步驟：
[0022] S101、計步器根據(jù)預(yù)設(shè)采樣頻率采集手臂擺動的三軸加速度。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例中，計步器首先可以通過三軸加速度傳感器檢測用戶手臂擺動的三 軸加速度。其中，計步器可以應(yīng)用于智能手環(huán)、智能手表、智能手機(jī)等智能終端，本發(fā)明實(shí)施 例不做限定。預(yù)設(shè)采樣頻率可以為40Hz、50Hz，甚至100Hz，本發(fā)明實(shí)施例不做限定。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例中，三軸加速度傳感器是基于加速度的基本原理去實(shí)現(xiàn)工作的，由 于加速度是個空間矢量，要準(zhǔn)確了解物體的運(yùn)動狀態(tài)，必須測得其三個坐標(biāo)軸上的分量 (即x軸，y軸以及z軸）。并且，在預(yù)先不知道物體運(yùn)動方向的場合下，只有應(yīng)用三軸加速 度傳感器來檢測加速度信號。由于三軸加速度傳感器也是基于重力原理的，因此用三軸加 速度傳感器可以實(shí)現(xiàn)雙軸正負(fù)90度或雙軸0~360度的傾角，通過校正后，其精度要高于 雙軸加速度傳感器大于測量角度為60度的情況。因此，三軸加速度即為空間三維坐標(biāo)中x 軸、y軸以及z軸上的加速度分量。
[0025] 需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中提及到的三軸加速度、基準(zhǔn)加速度、處理加速度、 特征加速度、有效特征加速度以及目標(biāo)有效特征加速度等表示的是加速度數(shù)據(jù)信號，本發(fā) 明實(shí)施例不再贅述。
[0026] 舉例來說，假設(shè)預(yù)設(shè)采樣頻率為50Hz，那么，在1S時間內(nèi)，計步器就可以采集到50 個三軸加速度數(shù)據(jù)。
[0027] S102、該計步器獲取預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)該三軸加速度的基準(zhǔn)加速度，并對該基準(zhǔn)加 速度進(jìn)行平滑處理得到處理加速度。
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)采集到三軸加速度之后，該計步器會獲取預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)每 一組三軸加速度的基準(zhǔn)加速度值，然后再對預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)所獲取的基準(zhǔn)加速度進(jìn)行平滑 處理，得到處理加速度。需要說明的是，對基準(zhǔn)加速度進(jìn)行平滑處理可以消除預(yù)設(shè)采集時長 內(nèi)的噪音。其中，平滑處理主要是使用鄰域加權(quán)平滑濾波的方式來使預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)基準(zhǔn) 加速度信號所形成的波形較為平滑，即ACC[i] =ACC[i-2]/9+2*ACC[i-l]/9+ACC[i]/3+2* ACC[i+l]/9+ACC[i+2]/9〇
[0029] 本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)設(shè)采集時長可以是ls，也可以是2s，還可以是5s，本發(fā)明實(shí)施 例不做限定。
[0030] 作為一種可行的實(shí)施方式，計步器獲取預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)該三軸加速度的基準(zhǔn)加速 度的具體方式主要是：
[0031] 計算預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)的三軸加速的平方和的二次方根，以得到該三軸加速度的基 準(zhǔn)加速度。
[0032] 具體的，基準(zhǔn)加速度即為每一組三軸加速度的合加速度。因此，計步器會分別對預(yù) 設(shè)采集時長內(nèi)的每一組三軸加速度計算出其平方和的二次方根，從而可以得到每一組三軸 加速度對應(yīng)的基準(zhǔn)加速度。S[
，其中，ACC_X， ACC_Y，ACC_Z分別為計步器采集的X，Y，Z軸的加速度。
[0033]舉例來說，假設(shè)在某一時刻，計步器采集到的三軸加速度的數(shù)據(jù)分別為（1，2, 2)， 那么可以計算出該時刻的基準(zhǔn)加速度為V'l2十22 + 22 = 3。
[0034] S103、該計步器從該處理加速度中獲取有效特征加速度，并記錄該有效特征加速 度在該預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)的時間位置。
[0035] 本發(fā)明實(shí)施例中，有效特征加速度為預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)的處理加速度中特征加速度 的有效值。其中，特征加速度包括峰值加速度以及谷值加速度。因此，有效特征加速度可以 理解為預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)處理加速度中峰谷值加速度的有效值。需要說明的是，該處理加速 度中有效特征加速度不只一個，往往是成對出現(xiàn)，即有效峰值加速度必然對應(yīng)一個有效谷 值加速度。
[0036] 本發(fā)明實(shí)施例中，該計步器記錄有效特征加速度在預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)的時間位置可 以理解為：各有效峰谷值加速度在預(yù)設(shè)采集時長內(nèi)所處位置所對應(yīng)的時間。
[0037] 舉例來說，假設(shè)預(yù)設(shè)采集時長2s獲取到200個處理加速度，那么該計步器會從這 200個處理加速度中獲取到峰值加速度以及谷值加速度，在對峰值加速度以及谷值加速度 進(jìn)行篩選之后，得到有效峰值加速度以及有效谷值加速度。假設(shè)這些有效峰值加速度在這 200個處理加速度中的位置分別為：
[0038] 有效峰值加速度在這200個處理加速度中的位置有：10、30、52、72、88、130、154、 174 以及 195 ;
[0039] 有效谷值加速度在這200個處理加速度中的位置有：24、43、67、81、116、147、163 以及191。
[0040] 那么計步器就可以記錄這些有效峰值加速度以及有效谷值加速度在2S的預(yù)設(shè)采 集時長內(nèi)中，相對于200個處理加速度所處位置所對應(yīng)的時間。
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例中，該計步器從該處理加速度中獲取有效特征加速度的具體方式可 以為：
[0042] 步驟11)根據(jù)預(yù)設(shè)時間窗口，從該處理加速度中獲取特征加速度；
[0043] 步驟12)根據(jù)預(yù)設(shè)篩選規(guī)則對該特征加速度進(jìn)行篩選，得到該特征加速度中的有 效特征加速度。
[0044] 具體的，計步器從該處理加速度中獲取特征加速度的具體方式可以為：首先根據(jù) 五點(diǎn)查找法分別求取處理加速度中的峰谷加速度，例如，若ACC[i+2]為{ACC[i]ACC[i+l] ACC[i+2]ACC[i+3]ACC[i+4]}中滿足條件的極大值，則可以初步確ACC[i+2]為處理加速度 中的局部峰值加速度，即特征加速度。在確定出局部峰谷加速度（特征加速度）之