計(jì)步方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種計(jì)步方法和裝置，所述方法包括重復(fù)執(zhí)行下述步驟：a）從走跑者佩戴的三軸加速度傳感器的三軸輸出中獲取三個(gè)具有預(yù)定長度的單軸加速度信號；b）對每個(gè)單軸加速度信號進(jìn)行高通濾波；c）對每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行基頻檢測；d）利用每個(gè)基頻檢測所獲得的基頻作截止頻率設(shè)置低通或帶通濾波器，并利用其對相應(yīng)的高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行低通或帶通濾波；e）在每個(gè)低通或帶通濾波后的單軸加速度信號中獲得加速度信號極值點(diǎn)并去除其中的干擾極值點(diǎn)；f）對去除干擾極值點(diǎn)后的加速度信號極值點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；g）確定所述走跑者走跑的累計(jì)步數(shù)。本方法能夠精確地進(jìn)行計(jì)步。
【專利說明】計(jì)步方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及運(yùn)動器械領(lǐng)域，具體地說，涉及一種計(jì)步方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]計(jì)步器是一種可以計(jì)算其佩戴者行走或跑步(以下簡稱走跑)步數(shù)的裝置。隨著人們對健康狀況的深入關(guān)注，計(jì)步器成為定量制定運(yùn)動方案的輔助工具，并得到了廣泛的使用。
[0003]目前，計(jì)步器主要分為機(jī)械式計(jì)步器和電子式計(jì)步器兩種。機(jī)械式計(jì)步器利用其佩戴者走跑時(shí)所引起的計(jì)步器內(nèi)部簧片或者彈力小球的振動來產(chǎn)生電子脈沖，并通過內(nèi)部處理器統(tǒng)計(jì)這些電子脈沖的數(shù)目，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)步功能。機(jī)械式計(jì)步器的成本比較低，但它的準(zhǔn)確度和靈敏度較差。電子式計(jì)步器一般是基于加速度傳感器的輸出信號來獲得其佩戴者的走跑步數(shù)。電子式計(jì)步器的功耗低，并且其精確度和靈敏度都優(yōu)于機(jī)械式計(jì)步器，因此，電子式計(jì)步器成為目前計(jì)步器研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。
[0004]人的走跑過程是一個(gè)具有準(zhǔn)周期性的過程，因此，人在走跑過程中在各方向上所產(chǎn)生的加速度盡管大小不一，但都具有同樣的準(zhǔn)周期性，這體現(xiàn)在不同方向的加速度中包含同樣的基頻。基于加速度傳感器的計(jì)步器可以在其佩戴者的走跑過程中產(chǎn)生振蕩型加速度信號并對該加速度信號進(jìn)行分析，從而獲得其佩戴者的走跑步數(shù)。具體說，現(xiàn)有的基于加速度傳感器的計(jì)步器根據(jù)其所產(chǎn)生的振蕩型加速度信號的峰值的數(shù)目來確定其佩戴者的走跑步數(shù)。這些計(jì)步器的計(jì)步方法的不足之處在于，直接利用振蕩型加速度信號的峰值來確定走跑步數(shù)會導(dǎo)致計(jì)步精度欠佳，從而會影響計(jì)步器佩戴者對其運(yùn)動方案的執(zhí)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題而做出的，其目的在于提供一種計(jì)步方法和裝置，該計(jì)步方法和裝置能夠更加精確地統(tǒng)計(jì)計(jì)步器佩戴者的走跑步數(shù)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種計(jì)步方法，該方法包括重復(fù)執(zhí)行下述步驟:
[0007]a)從走跑者佩戴的三軸加速度傳感器的三軸輸出中獲取三個(gè)具有預(yù)定長度的單軸加速度信號；
[0008]b)對所獲取的每個(gè)單軸加速度信號進(jìn)行高通濾波；
[0009]c)對每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行基頻檢測，獲得每個(gè)單軸加速度信號的基頻；
[0010]d)選擇三個(gè)單軸加速度信號中最低的基頻作為截止頻率設(shè)置低通或帶通濾波器，并利用該低通或帶通濾波器對每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行低通或帶通濾波；
[0011]e)在每個(gè)低通或帶通濾波后的單軸加速度信號中獲得加速度信號極值點(diǎn)并去除其中的干擾極值點(diǎn)；
[0012]f)對每個(gè)低通或帶通濾波后的單軸加速度信號中的去除干擾極值點(diǎn)后的加速度信號極值點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；
[0013]g)根據(jù)步驟f)所統(tǒng)計(jì)出的三個(gè)單軸加速度信號中去除干擾極值點(diǎn)后的加速度信號極值點(diǎn)的數(shù)目，確定本輪計(jì)步過程所獲得的走跑步數(shù)，并計(jì)算所述走跑者走跑的累計(jì)步數(shù)。
[0014]所述基頻檢測可以使用自相關(guān)函數(shù)方法、倒譜方法、線性預(yù)測編碼方法、平均幅度差函數(shù)方法中的一種或多種方法。優(yōu)選地，對每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行基頻檢測可以包括:
[0015]c2)由下述公式求出每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號的自相關(guān)函數(shù)P ( τ ):
【權(quán)利要求】
1.一種計(jì)步方法，包括重復(fù)執(zhí)行下述步驟: a)從走跑者佩戴的三軸加速度傳感器的三軸輸出中獲取三個(gè)具有預(yù)定長度的單軸加速度信號； b)對所獲取的每個(gè)單軸加速度信號進(jìn)行高通濾波； c)對每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行基頻檢測，獲得每個(gè)單軸加速度信號的基頻； d)選擇三個(gè)單軸加速度信號中最低的基頻作為截止頻率設(shè)置低通或帶通濾波器，并利用該低通或帶通濾波器對每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行低通或帶通濾波； e)在每個(gè)低通或帶通濾波后的單軸加速度信號中獲得加速度信號極值點(diǎn)并去除其中的干擾極值點(diǎn)； f)對每個(gè)低通或帶通濾波后的單軸加速度信號中的去除干擾極值點(diǎn)后的加速度信號極值點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)； g)根據(jù)步驟f)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定本輪計(jì)步過程所獲得的走跑步數(shù)，并計(jì)算所述走跑者走跑的累計(jì)步數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)步方法，其中，所述基頻檢測使用自相關(guān)函數(shù)方法、倒譜方法、線性預(yù)測編碼方法、平均幅度差函數(shù)方法中的一種或多種方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計(jì)步方法，其中，對每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行基頻檢測包括: Cl)利用對信號的衰減程度從低頻到高頻遞增的濾波器，對每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行衰減處理； c2)由下述公式求出進(jìn)行衰減處理后的每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號的自相關(guān)函
4.如權(quán)利要求1所述的計(jì)步方法，其中，所述干擾極值點(diǎn)包括這樣的加速度信號極值點(diǎn)，該加速度信號極值點(diǎn)與其前一個(gè)加速度信號極值點(diǎn)的時(shí)間間隔小于預(yù)定閾值。
5.如權(quán)利要求1所述的計(jì)步方法，其中，所述干擾極值點(diǎn)包括每組時(shí)間間隔連續(xù)小于預(yù)定閾值的加速度信號極值點(diǎn)中的數(shù)值非最大的加速度信號極值點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的計(jì)步方法，其中，所述步驟g)包括: 如果各個(gè)單軸加速度信號的能量相差不大，則對各軸所對應(yīng)的去除干擾極值點(diǎn)后的加速度信號極值點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行平均，以該平均數(shù)作為本輪計(jì)步過程所獲得的走跑步數(shù)； 或者，如果各個(gè)單軸加速度信號的能量相差較大，則根據(jù)其中能量最大的單軸加速度信號所對應(yīng)的去除干擾極值點(diǎn)后的加速度信號極值點(diǎn)的數(shù)目來確定本輪計(jì)步過程所獲得的走跑步數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的計(jì)步方法，還包括:根據(jù)至少一個(gè)單軸加速度信號對時(shí)間的二次積分計(jì)算出位移。
8.一種計(jì)步裝置，包括: 三軸加速度傳感器； 單軸加速度信號獲取單元，用于從走跑者佩戴的所述三軸加速度傳感器的三軸輸出中獲取三個(gè)具有預(yù)定長度的單軸加速度信號； 高通濾波單元，用于對單軸加速度信號獲取單元所獲取的每個(gè)單軸加速度信號進(jìn)行高通濾波； 基頻檢測單元，用于對每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行基頻檢測，獲得每個(gè)單軸加速度信號的基頻； 低通或帶通濾波單元，選擇三個(gè)單軸加速度信號中最低的基頻作為截止頻率設(shè)置低通或帶通濾波器，并利用該低通或帶通濾波器對每個(gè)高通濾波后的單軸加速度信號進(jìn)行低通或帶通濾波； 極值點(diǎn)獲取單元，用于在每個(gè)低通或帶通濾波后的單軸加速度信號中獲得加速度信號極值點(diǎn)并去除其中的干擾極值點(diǎn)； 計(jì)數(shù)單元，用于對每個(gè)低通或帶通濾波后的單軸加速度信號中的去除干擾極值點(diǎn)后的加速度信號極值點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)； 計(jì)步單元，根據(jù)計(jì)數(shù)單元所統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定本輪計(jì)步過程所獲得的走跑步數(shù)，并計(jì)算所述走跑者走跑的累計(jì)步數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的計(jì)步裝置，其中，所述基頻檢測單元包括: 衰減濾波器，用于對每個(gè)高通濾波`后的單軸加速度信號按從低頻到高頻衰減程度遞增的方式進(jìn)行衰減處理； 計(jì)算單元，用于由下述公式求出所述衰減濾波器輸出的信號的自相關(guān)函數(shù)P (O:

10.如權(quán)利要求8所述的計(jì)步裝置，其中，所述計(jì)步單元包括加速度信號能量計(jì)算單元，用于計(jì)算所述各個(gè)單軸加速度信號的能量，并且， 如果各個(gè)單軸加速度信號的能量相差不大，則所述計(jì)步單元對各軸所對應(yīng)的去除干擾極值點(diǎn)后的加速度信號極值點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行平均，以該平均數(shù)作為本輪計(jì)步過程所獲得的走跑步數(shù)；或者，如果各個(gè)單軸加速度信號的能量相差較大，則所述計(jì)步單元根據(jù)其中能量最大的單軸加速度信號所對應(yīng)的去除干擾極值點(diǎn)后的加速度信號極值點(diǎn)的數(shù)目來確定本輪計(jì)步過程所獲得的走跑步數(shù)。
【文檔編號】G01C22/00GK103727959SQ201310751226
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉崧, 王福釙, 李娜 申請人:歌爾聲學(xué)股份有限公司