了判斷一個(gè)有效步的邏輯設(shè)計(jì)。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明基于自相關(guān)運(yùn)算的計(jì)步方法的工作流程示意圖。
[0032] 圖2為實(shí)際測(cè)試的一組計(jì)步器三軸加速度數(shù)據(jù)模值。
[0033] 圖3為利用matlab仿真軟件對(duì)圖2所示三軸加速度數(shù)據(jù)模值進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算后 得到的自相關(guān)函數(shù)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 本發(fā)明所述方法適用于任何具有三軸加速度傳感器的計(jì)步器設(shè)備，下面僅以腕帶 式計(jì)步器為例進(jìn)行介紹。使用者帶上腕帶式計(jì)步器后按下計(jì)步按鈕，開始運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明按 照以下步驟進(jìn)行：
[0035] 步驟1，取時(shí)間窗口的長(zhǎng)度T為10秒鐘，采樣頻率f為15赫茲，初始化當(dāng)前計(jì)步總 數(shù)為〇,利用計(jì)步器的三軸加速度傳感器來采集每個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的三軸加速度數(shù)據(jù)，每一個(gè) 時(shí)間窗口內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)為N= 10*15 = 150個(gè)。
[0036] 步驟2,選取計(jì)步開始后的第一個(gè)時(shí)間窗口作為當(dāng)前時(shí)間窗口，通過計(jì)步器的三軸 加速度傳感器獲取當(dāng)前時(shí)間窗口內(nèi)的150個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)，并算出這些三軸加速度數(shù)據(jù) 的模值，將這150個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)模值進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0037] 步驟3,取系數(shù)C= 1. 33,即L= 20,用步驟2同樣的方法獲取當(dāng)前時(shí)間窗口的下 一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的150個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)并計(jì)算出這些三軸加速度數(shù)據(jù)的模值，然后從中 取出前20個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)模值，并將此20個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)模值按照前后順序放到當(dāng) 前時(shí)間窗口內(nèi)獲得的150個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)模值后面，則共得到170個(gè)合并后的數(shù)據(jù)，將合 并后的數(shù)據(jù)記為采樣數(shù)據(jù)x(n)，其中，n為采樣序號(hào)，n= 1，2, 3. . . 170。
[0038] 步驟4,取滑動(dòng)濾波長(zhǎng)度系數(shù)K= 2,則滑動(dòng)平均濾波長(zhǎng)度（2K+1)等于5,通過公式
I?采樣數(shù)據(jù)x(n)進(jìn)行滑動(dòng)平均濾波。
[0039] 步驟5 :對(duì)濾波后的采樣數(shù)據(jù)x(n)利用公￥
:行自 相關(guān)運(yùn)算，計(jì)算出自相關(guān)函數(shù)Rx (m)，其中自變量m的取值范圍為0 <m< 149,對(duì)于取值范 圍內(nèi)的每一個(gè)m可以求出一個(gè)與m相對(duì)應(yīng)的數(shù)值，這些數(shù)值便是自相關(guān)函數(shù)Rx (m)在每個(gè)m 處的取值。
[0040] 步驟6 :按照m從小到大的順序，依次比較自相關(guān)函數(shù)&〇11)的各個(gè)數(shù)值的大小，如 果某個(gè)數(shù)據(jù)的前一個(gè)數(shù)據(jù)和后一個(gè)數(shù)據(jù)都比它小，則此處數(shù)據(jù)是一個(gè)波峰，按照這種方式 將0 <m< 149范圍內(nèi)的所有波峰找出來，將波峰數(shù)作為當(dāng)前時(shí)間窗口內(nèi)檢測(cè)出的步數(shù)，并 將該步數(shù)與當(dāng)前計(jì)步總數(shù)相加作為新的當(dāng)前計(jì)步總數(shù)。
[0041] 步驟7,將當(dāng)前時(shí)間窗口的下一個(gè)時(shí)間窗口作為新的當(dāng)前時(shí)間窗口，以便開始下一 次循環(huán)。
[0042] 步驟8,重復(fù)步驟2到步驟7,直到運(yùn)動(dòng)結(jié)束，停止采樣，此時(shí)的當(dāng)前計(jì)步總數(shù)即為 整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的計(jì)步總數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于自相關(guān)運(yùn)算的計(jì)步方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟1，將整個(gè)計(jì)步過程分成相同大小的時(shí)間段，每一個(gè)時(shí)間段的時(shí)間窗口的長(zhǎng)度為T，采用計(jì)步器的三軸加速度傳感器采集每個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的三軸加速度數(shù)據(jù)，每一個(gè)時(shí)間窗 口內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)為N個(gè)，初始化當(dāng)前計(jì)步總數(shù)為0,所述三軸加速度傳感器的采樣頻率為 f; 步驟2,選取一個(gè)時(shí)間窗口作為當(dāng)前時(shí)間窗口，通過計(jì)步器的三軸加速度傳感器采集當(dāng) 前時(shí)間窗口內(nèi)的N個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)，并計(jì)算出該N個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)模值，將該N個(gè)三軸 加速度數(shù)據(jù)模值進(jìn)行存儲(chǔ)； 步驟3,先用步驟2同樣的方法采集當(dāng)前時(shí)間窗口的下一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的N個(gè)三軸加速 度數(shù)據(jù)并計(jì)算出N個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)模值，然后從中取出前L個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)模值放到 步驟2當(dāng)前時(shí)間窗口內(nèi)獲得的N個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)模值后面得到N+L個(gè)合并后的數(shù)據(jù)，并 將合并后的數(shù)據(jù)記為采樣數(shù)據(jù)x(n)，其中，n為采樣序號(hào)，n= 1，2, 3. . .N+L，N為每一個(gè)時(shí) 間窗口內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，L為從當(dāng)前時(shí)間窗口的下一個(gè)時(shí)間窗口中取出的三軸加速度數(shù)據(jù)模 值的個(gè)數(shù)； 步驟4,通過滑動(dòng)平均濾波方法對(duì)采樣數(shù)據(jù)x(n)進(jìn)行濾波，其表達(dá)式為：其中，K為滑動(dòng)濾波長(zhǎng)度系數(shù)； 步驟5,對(duì)濾波后的采樣數(shù)據(jù)x(n)進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算，自相關(guān)函數(shù)Rx(m)的表達(dá)式為：其中，m為自相關(guān)函數(shù)的自變量，取值范圍為0 N-1 ; 步驟6,檢測(cè)自相關(guān)函數(shù)艮〇11)的波峰數(shù)，將波峰數(shù)作為當(dāng)前時(shí)間窗口內(nèi)檢測(cè)出的步數(shù)， 并將該步數(shù)與當(dāng)前計(jì)步總數(shù)相加作為新的當(dāng)前計(jì)步總數(shù)； 步驟7,將當(dāng)前時(shí)間窗口的下一個(gè)時(shí)間窗口作為新的當(dāng)前時(shí)間窗口； 步驟8,重復(fù)步驟2到步驟7,直到運(yùn)動(dòng)結(jié)束，停止采樣，此時(shí)的當(dāng)前計(jì)步總數(shù)即為整個(gè) 運(yùn)動(dòng)過程的計(jì)步總數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于自相關(guān)運(yùn)算的計(jì)步方法，其特征在于，步驟1中所述時(shí) 間窗口的長(zhǎng)度T為3-30秒鐘，采樣頻率f為10-40赫茲。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于自相關(guān)運(yùn)算的計(jì)步方法，其特征在于，步驟3中所述從 當(dāng)前時(shí)間窗口的下一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)取出的三軸加速度數(shù)據(jù)模值的個(gè)數(shù)L=Cf，其中C為系 數(shù)，其值為0.6-2。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于自相關(guān)運(yùn)算的計(jì)步方法，其特征在于，步驟4中所述滑 動(dòng)濾波長(zhǎng)度系數(shù)K的取值為1-5。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于自相關(guān)運(yùn)算的計(jì)步方法，包括：通過計(jì)步器的三軸加速度傳感器采集當(dāng)前時(shí)間窗口內(nèi)的N個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)，計(jì)算出其模值并存儲(chǔ)；采集并計(jì)算出下一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)N個(gè)三軸加速度數(shù)據(jù)模值，取出前L個(gè)模值放到上述N個(gè)模值后并將合并后的數(shù)據(jù)記為采樣數(shù)據(jù)x(n)；對(duì)采樣數(shù)據(jù)x(n)進(jìn)行濾波和自相關(guān)運(yùn)算后檢測(cè)其波峰數(shù)；將波峰數(shù)作為當(dāng)前時(shí)間窗口內(nèi)檢測(cè)出的步數(shù)，與當(dāng)前計(jì)步總數(shù)相加得到新的當(dāng)前計(jì)步總數(shù)；將當(dāng)前時(shí)間窗口的下一個(gè)時(shí)間窗口作為新的當(dāng)前時(shí)間窗口重復(fù)上述步驟直到運(yùn)動(dòng)結(jié)束。本發(fā)明通過自相關(guān)運(yùn)算，在包含大量噪聲的信號(hào)中將周期信號(hào)的周期特征凸顯出來，再通過計(jì)數(shù)自相關(guān)函數(shù)的峰值數(shù)檢測(cè)出有效步數(shù)，有效地提高了計(jì)步的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G06F17/15, G01C22/00, G01P15/18
【公開號(hào)】CN104990562
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510378481
【發(fā)明人】王建平, 徐超, 孫偉, 李奇越, 穆道明, 朱程輝, 徐曉冰, 戴雷, 秦劍, 鄧凡李
【申請(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年6月29日