[發明專利]一種防作弊計步裝置及其計步方法

有效

• 申請號: 201611120835.6
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106595696A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 張劍鋒;羅元林;張堰;黃榮
• 申請（專利權）人: 杭州育動科技有限公司
• 主分類號: G01C22/00
• 分類號: G01C22/00
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司50219
• 代理人: 高姜

技術領域

本發明屬于測量車輛、人員、動物或其他運動的固態物體在地面行駛的距離，例如，應用里程計或應用計步器的技術領域，具體是涉及一種防作弊計步裝置及其計步方法。

背景技術

跑步是目前最為廣泛的群眾運動之一，包括人們日常的跑步鍛煉、朋友間的跑步競賽和一些官方的跑步競技。但目前的產品如智能手機計步、手環或其他穿戴設備等，由于目前的排名、積分和獎勵機制，造成很多人使用作弊裝置模擬手臂或腳的擺動進行作弊。實用新型專利(CN 205246090 U)所提出的通過藍牙信號強度計算兩腳之間距離變化的方法具有一定的防作弊功能，一定程度上提高了計步精度，但對于跑步的情況，由于雙腿分開且腳步抬起，使得跑步過程中兩腳之間的實際間隔差別不夠明顯，則難以設置閾值，造成判斷錯誤，

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種防作弊計步裝置及其計步方法，該一種防作弊計步裝置及其計步方法通過將兩個計步節點分別穿戴在兩個腳的鞋面，通過三軸加速度計的實時同步數據綜合判斷，有效檢測是否使用作弊裝置或者通過晃動計步器模擬跑步以造成傳感器誤判的方式作弊，有利于提高線上跑步運動的真實性和公平性。

為了達到上述目的，本發明一種防作弊計步裝置，包括一對分別穿戴在兩只腳鞋面上的計步感應裝置和同時與計步感應裝置連接的智能終端；所述計步感應裝置包括電源、電源管理模塊、微控制器、三軸加速度計和全雙工藍牙無線通信模塊，

所述電源及電源管理模塊，用于為微控制器、三軸加速度計和全雙工藍牙無線通信模塊進行供電；

所述微控制器，用于采集三軸加速度計的數據并濾波和抗野值處理，經過計步算法運算后，將數據通過全雙工藍牙無線通信模塊；

所述全雙工藍牙無線通信模塊，發送到智能終端；

所述智能終端，用于完成數據融合、防作弊檢測和結果輸出；

進一步，所述智能終端設置為智能手機。

本發明還公開了一種防作弊計步裝置的計步方法，其步驟如下：

1)計步感應裝置A(簡稱節點A)和計步感應裝置B(簡稱節點B)實現時鐘同步：智能終端的APP啟動后，首先搜索節點A并自動建立藍牙連接；藍牙連接建立時刻，智能終端和節點A同時啟動邏輯時間計時；節點A的微控制器采用中斷方式檢測藍牙是否連接，藍牙連接狀態轉換為同步和雙向連接，此時認為智能終端和節點A的邏輯時間為同步的；隨后智能終端搜索節點B并自動建立藍牙連接，連接建立時刻，節點B內部中斷檢測連接并啟動內部邏輯時間計時，智能終端存儲節點B邏輯時間與節點A邏輯時間的偏差值δ，隨后對于接收到的節點B的數據，其對應的邏輯時間均加上δ時間，實現時鐘的同步；

2)采集加速度計數據并處理：時鐘同步完成后，節點A和B微控制器分別以50Hz采集三軸加速度計數據Ax、Ay、Az；首先得到三軸合加速度：

由于步行或跑步過程中的振動，加速度計會有較大噪聲，并可能出現野值，因此首先對數據進行抗野值處理，判斷野值的方法為：

L為預先設定的分析窗長度；若上式不成立，則判斷為不是野值；若上式成立，則判斷為野值，以前面兩個時刻的數據做線性外推得到：

野值處理后，將外推的數據加入傳感器序列中，再進行低通濾波以減小高頻噪聲：

其中，a_k和b_j均為低通濾波器的參數；

對于低通濾波后的L長度窗口數據，使用波峰波谷檢測算法進行計步檢測，得到窗口內的步數；

3)防作弊檢測：傳感器節點向智能終端發送的防作弊數據包括：最近一次計步周期內的合加速度波峰值、合加速度波峰對應的邏輯時間、合加速度波谷值、合加速度波谷對應的邏輯時間、計步周期的時間長度、當前時刻到上一個防作弊檢測時間段內的總步數；

4)計步統計：當檢測到作弊時，智能終端向傳感器節點發送一次防作弊確認命令，傳感器節點再發送一次防作弊數據進行確認；若確定為作弊，則檢測作弊時間段內的所有計步數據將被扣除。

進一步，在步驟3)中，智能終端收到節點A和節點B數據后，依次將數據通過以下四個判決條件：

a)由于實際行走或跑步過程中，節點A和節點B分別對左右腳計步，因此兩個節點的步數SC_A、SC_B應相等，考慮到意外情況，允許一定閾值，判決依據為：

b)根據波谷到波峰的時間與單步總時間的占比可以區別是否為類單擺運動引起的計步，判決依據為：