一種基于手機(jī)加速度傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法和裝置，包括：用手機(jī)自帶的三軸加速度傳感器實(shí)時(shí)采集在X、Y、Z軸上各自的重力加速度數(shù)值；高通濾波；低通濾波；獲取經(jīng)過高通濾波和低通濾波后的數(shù)據(jù)波形圖；取峰值最大的Z軸作為主軸，根據(jù)Z軸數(shù)據(jù)得到閾值數(shù)據(jù)曲線，計(jì)算方法如下：thn=(max(zn-SR,zn-SR+1,…,zn-1)+min(zn-SR,zn-SR+1,…,zn-1))/2；檢測(cè)主軸的加速度在下降的過程中與閾值曲線每個(gè)相交點(diǎn)，在這些相交時(shí)刻，記錄三軸的數(shù)據(jù)，并組成三維向量；任意兩個(gè)向量的相似度用以下公式計(jì)算：其中，如果相鄰三個(gè)向量中任意兩個(gè)向量的相似度大于0.6，那么可以確定用戶正在運(yùn)動(dòng)，且每個(gè)向量對(duì)應(yīng)的時(shí)刻用戶走了一步或者跑了一步。其可以達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)步的效果。
【專利說明】一種基于手機(jī)加速度傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法和裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種基于手機(jī)加速度傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們物質(zhì)文化水平的提高，個(gè)人的身體健康越來越瘦到人們的重視，走路和跑步成為人們喜愛的簡單卻行之有效的的運(yùn)動(dòng)方式之一。如何方便讓自己知道走了多少步，跑了多遠(yuǎn)的路程，從而推算出自己的消耗了多少能量，需要什么的營養(yǎng)補(bǔ)充，還需要進(jìn)行什么樣的鍛煉，達(dá)到健康管理自己目的。
[0003]目前基于android手機(jī)加速度傳感器的運(yùn)動(dòng)計(jì)步軟件已經(jīng)越來越深得人們的喜愛，要實(shí)現(xiàn)上述的目標(biāo)隨之而來用戶對(duì)軟件計(jì)步的準(zhǔn)確性的要求也越來越高。
[0004]android手機(jī)加速度傳感器由于成本和生產(chǎn)的工藝流程存在很大的差異化，軟件表現(xiàn)出來計(jì)步的準(zhǔn)確率誤差很大，主要原因是android手機(jī)的加速度傳感器由于硬件成本的壓力，導(dǎo)致出現(xiàn)了些低成本加速度傳感器。
[0005]在低成本的加速度傳感器中，有三個(gè)軸，分別為X軸，y軸和Z軸，X軸和Y軸方向的加速度靈敏度性能參數(shù)一般能夠得到保證，但是Z軸方向的加速度靈敏度由于工藝的差異化靈敏度會(huì)比X軸，y軸的靈敏度差的很大。
[0006]由于手機(jī)軟件的計(jì)步的準(zhǔn)確性主要處決于手機(jī)加速度傳感器的z軸的靈敏度，加上人們使用android手機(jī)的加速度傳感器進(jìn)行計(jì)步的時(shí)候有的是拿在手上，有的是放在口袋里，口袋有的緊，有的松等，各種不同的外部復(fù)雜環(huán)境對(duì)手機(jī)的加速度傳感器的影響，產(chǎn)生很多冗余的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致很多android手機(jī)的軟件計(jì)步數(shù)有時(shí)候多出實(shí)際步數(shù)，有時(shí)候少于實(shí)際步數(shù)，給使用帶來很大的誤差，有時(shí)甚至根本沒法使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于手機(jī)加速度傳感器的計(jì)步方法和裝置，以盡可能地正確進(jìn)行計(jì)步。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
一種基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法，包括:
步驟1:利用手機(jī)自帶的三軸加速度傳感器實(shí)時(shí)采集在X、Y、Z軸上各自的重力加速度數(shù)值；
步驟2:高通濾波以濾除以上重力加速度數(shù)值各自在X、Y、Z軸以外的其他軸上的分
量;
步驟3:低通濾波以濾除環(huán)境噪聲；
步驟4:獲取經(jīng)過高通濾波和低通濾波后的數(shù)據(jù)波形圖；
步驟5:取峰值最大的Z軸作為主軸，根據(jù)Z軸數(shù)據(jù)得到閾值數(shù)據(jù)曲線，計(jì)算方法如下:thn= (max (zn_SE, zn_SE+1,...，Zn^1) + min (zn_SE, zn_SR+1,...，Zn^1)) /2 ；
步驟6:檢測(cè)主軸的加速度在下降的過程中與閾值曲線每個(gè)相交點(diǎn)，在這些相交時(shí)刻，記錄三軸的數(shù)據(jù)，并組成三維向量，記為V1= (xtl, ytl, ztl), V2= (xt2, yt2, zt2)，…，Vn=(
Xtn，ytn> Ztn);
當(dāng)Vtn<0.2秒時(shí)，Vn無效，對(duì)其進(jìn)行剔除；
在保留下來的向量中，任意兩個(gè)向量的相似度用以下公式計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法，包括: 步驟1:利用手機(jī)自帶的三軸加速度傳感器實(shí)時(shí)采集在X、Y、Z軸上各自的重力加速度數(shù)值； 步驟2:高通濾波以濾除以上重力加速度數(shù)值各自在X、Y、Z軸以外的其他軸上的分量; 步驟3:低通濾波以濾除環(huán)境噪聲； 步驟4:獲取經(jīng)過高通濾波和低通濾波后的數(shù)據(jù)波形圖； 步驟5:取峰值最大的Z軸作為主軸，根據(jù)Z軸數(shù)據(jù)得到閾值數(shù)據(jù)曲線，計(jì)算方法如下:thn= (max (zn_SE, zn_SE+1,...，Zn^1) + min (zn_SE, zn_SR+1,...，Zn^1)) /2 ； 步驟6:檢測(cè)主軸的加速度在下降的過程中與閾值曲線每個(gè)相交點(diǎn)，在這些相交時(shí)刻，記錄三軸的數(shù)據(jù)，并組成三維向量，記為V1= (xtl, ytl, ztl), V2= (xt2, yt2, zt2)，…，Vn=(Xtn，ytn> Ztn); 當(dāng)Vtn^0.2秒時(shí)，Vn無效，對(duì)其進(jìn)行剔除； 在保留下來的向量中，任意兩個(gè)向量的相似度用以下公式計(jì)算:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法，其特征在于，步驟I之前，還包括: 選擇三軸加速度傳感器的采樣模式，具體包括: 實(shí)時(shí)采集三軸加速度傳感器的在X、Y、Z軸上各自的重力加速度信號(hào)； 對(duì)所述三軸加速度傳感器的重力加速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并選擇所述三軸加速度傳感器的最靠近采樣率=30的采樣模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法，其特征在于，對(duì)所述三軸加速度傳感器的重力加速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并選擇所述三軸加速度傳感器的最靠近采樣率=30的采樣模式，包括: 設(shè)置傳感器的采樣率等級(jí)為SENSOR_DELAY_UI ； 連續(xù)采樣60個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)的間隔時(shí)間； 把60個(gè)間隔時(shí)間從小到大排序； 計(jì)算前50位間隔時(shí)間的總和
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法，其特征在于，步驟.2，具體包括:設(shè)定最低步伐頻率為0.5步/秒，對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率為Fmin=0.5HZ ； 高通濾波采用以下公式的高通濾波器:

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法，其特征在于，步驟3，具體包括: 設(shè)定最高步伐頻率為5步/秒，對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率為Fmx=5HZ ； 獲取歸一化截止頻率為
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法，其特征在于，進(jìn)一步包括，區(qū)分走步和跑步，具體包括: 如果確認(rèn)了第η步，則第η步屬于跑步的概率為Pn ；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步方法，其特征在于，所述加權(quán)系數(shù)a0和al的計(jì)算方法如下: a)收集大量的跑步和走路的數(shù)據(jù)； b)對(duì)每一步進(jìn)行標(biāo)注，第η步的標(biāo)注為Qn，跑步標(biāo)注為1，走路標(biāo)注為O; c)對(duì)于所有的
8.一種基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步裝置，包括； 三維加速度獲取單元，用于利用手機(jī)自帶的三軸加速度傳感器實(shí)時(shí)采集加速度傳感器在X、Y、Z軸上各自的重力加速度數(shù)值； 過濾器單元，用于基于高通濾波濾除以上重力加速度數(shù)值各自在X、Y、Z軸以外的其他軸上的分量； 基于低通濾波濾除環(huán)境噪聲； 數(shù)據(jù)處理單元，用于獲取經(jīng)過高通和低通濾波后的數(shù)據(jù)波形圖； 取峰值最大的Z軸作為主軸，根據(jù)Z軸數(shù)據(jù)得到閾值數(shù)據(jù)曲線，計(jì)算方法如下:thn=(max (Zn-SR，Zn-SE+1>...，Zn_i) + m^n (Zn_SR，Zn_SR+l,...，Zn_i) ) /2 ； 計(jì)步單元，用于檢測(cè)主軸的加速度在下降的過程中與閾值曲線每個(gè)相交點(diǎn)，在這些相交時(shí)刻，記錄三軸的數(shù)據(jù)，并組成三維向量，記為V1= (xtl, ytl, ztl), V2= (xt2, yt2, zt2)，…，V = ( χ V z ).v η v Λ?η，y tn，^tny ? 當(dāng)2秒時(shí)，Vn無效，對(duì)其進(jìn)行剔除； 在保留下來的向量中，任意兩個(gè)向量的相似度用以下公式計(jì)算:
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步裝置，其特征在于，還包括:采樣模式選擇單元，用于選擇三軸加速度傳感器的采樣模式，具體包括: 實(shí)時(shí)采集三軸加速度傳感器的在X、Y、Z軸上各自的重力加速度信號(hào)； 對(duì)所述三軸加速度傳感器的重力加速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并選擇所述三軸加速度傳感器的最靠近采樣率=30的采樣模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于手機(jī)加速傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)步裝置，其特征在于，所述采樣模式選擇單元對(duì)所述三軸加速度傳感器的重力加速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并選擇所述三軸加速度傳感器的最靠近采樣率=30的采樣模式，包括: 設(shè)置傳感器的采樣率等級(jí)為SENSOR_DELAY_UI ； 連續(xù)采樣60個(gè)點(diǎn)，記錄下每個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)的間隔時(shí)間； 把60個(gè)間隔時(shí)間從小到大排序； 計(jì)算前50位間隔時(shí)間的總和;
【文檔編號(hào)】H04M1/725GK103997572SQ201410244166
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】孔德明, 陳觀興 申請(qǐng)人:深圳市愛康偉達(dá)智能醫(yī)療科技有限公司