[發明專利]一種多模式精準計步方法及裝置

有效

• 申請號: 201710981956.8
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107764280B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 郭寒松
• 申請（專利權）人: 郭寒松
• 主分類號: G01C22/00
• 分類號: G01C22/00;G01S19/19;G08C17/02
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產權代理事務所(普通合伙) 11793
• 代理人: 李鵬

1.一種多模式精準計步裝置，其特征在于，計步裝置安裝在鞋墊內，通過APP控制終端進行工作模式的選擇；

所述計步裝置包括：鞋墊、電源、存儲器、GPS定位器、無線信號收發器、壓力傳感器、信號發射器、信號接收器、傳感器放置槽、中央處理器、加速度傳感器、電源開關、APP控制終端；

所述鞋墊上設置有傳感器放置槽，所述電源、存儲器、GPS定位器、無線信號收發器、壓力傳感器、信號發射器、信號接收器、中央處理器、加速度傳感器、電源開關可拆卸的安裝至鞋墊上的傳感器放置槽內；

所述精準計步裝置的工作模式包括：壓力檢測模式、加速度檢測模式、GPS檢測模式、綜合檢測模式、多普勒檢測模式；其中，綜合檢測模式為將壓力檢測模式、加速度檢測模式、GPS檢測模式的計算結果進行綜合計算；

所述壓力檢測模式通過每只鞋的壓力傳感器采集的壓力曲線數據，在平滑處理后提取壓力曲線的極大值個數X，將兩只鞋的壓力極大值個數相加的和作為檢測步數結果；

所述加速度檢測模式是指檢測每只鞋加速度傳感器三個方向的傳感器的加速度數值變化，獲取加速度最大變化軸，監測加速度最大變化軸的數值a變化，以a為縱坐標，時間為橫坐標構建加速度-時間曲線，平滑所述加速度-時間曲線，提取平滑后的加速度時間曲線中的極大值的個數Y，將兩只鞋的加速度極大值個數相加的和作為檢測步數結果；

所述GPS檢測模式是指通過GPS無線定位測算每秒內的行進距離L，計算距離L與時間t的比值運算出速度v，通過預先設置的標準步頻-速度關系曲線得到步頻w，步數n＝w×t；

所述綜合檢測模式為將壓力檢測模式的檢測步數P、加速度檢測模式的檢測步數Q、GPS檢測模式的檢測步數R進行計算S₂＝(P+Q+R)/3，并計算P、Q、R的中間值S₃，計算S₂與S₃的比值S₄＝S₂/S₃，當處于范圍1.1S₄0.9時，將S₂作為檢測的步數結果輸出，否則將S₃作為檢測的步數結果輸出；

所述多普勒檢測模式通過將安裝在左腳上的發射器與安裝在右腳上的接收器之間的多普勒效應計算步數，處理器將接收器接收到的發射器發射信號的頻率構建成頻率-時間曲線，將頻率-時間曲線進行平滑，提取平滑后的頻率-時間曲線的極大值的個數M和極小值的個數N，將S₁＝(M+N)/2作為檢測的步數結果輸出。

2.根據權利要求1所述的多模式精準計步裝置，其特征在于，電源為5V紐扣電池。

3.根據權利要求1所述的多模式精準計步裝置，其特征在于壓力傳感器布置于前腳掌區域，以確保采集準確，壓力傳感器為壓電陶瓷式傳感器。

4.根據權利要求1所述的多模式精準計步裝置，其特征在于該計步裝置通過GPRS或藍牙方式實現APP控制終端與無線信號收發器的實時通訊，對整個計步裝置進行控制。

5.根據權利要求1所述的多模式精準計步裝置，其特征在于所述電源還包括壓力發電裝置，所述壓力發電裝置安裝于鞋墊的前腳掌區域，壓力發電裝置利用腳部對鞋墊的壓力進行發電，將電力存儲在電池中。

6.一種根據權利要求1-5任一項的裝置進行的多模式精準計步方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將電源、存儲器、GPS定位器、無線信號收發器、壓力傳感器、信號發射器、信號接收器、傳感器放置槽、中央處理器、加速度傳感器、電源開關均安裝在鞋墊上，啟動APP控制終端，APP控制終端與無線信號收發器實現實時通訊，APP控制終端向無線信號收發器發送工作模式選擇指令，無線信號收發器將工作模式指令傳送至中央處理器，中央處理器執行壓力檢測模式、加速度檢測模式、GPS檢測模式、綜合檢測模式或多普勒檢測模式之一的計步工作；

2)所述精準計步裝置的工作模式包括：壓力檢測模式、加速度檢測模式、GPS檢測模式、綜合檢測模式、多普勒檢測模式；其中，綜合檢測模式為將壓力檢測模式、加速度檢測模式、GPS檢測模式的計算結果進行綜合計算；

所述壓力檢測模式通過每只鞋的壓力傳感器采集的壓力曲線數據，在平滑處理后提取壓力曲線的極大值個數X，將兩只鞋的壓力極大值個數相加的和作為檢測步數結果；

所述加速度檢測模式是指檢測每只鞋加速度傳感器三個方向的傳感器的加速度數值變化，獲取加速度最大變化軸，監測加速度最大變化軸的數值a變化，以a為縱坐標，時間為橫坐標構建加速度-時間曲線，平滑所述加速度-時間曲線，提取平滑后的加速度時間曲線中的極大值的個數Y，將兩只鞋的加速度極大值個數相加的和作為檢測步數結果；

所述GPS檢測模式是指通過GPS無線定位測算每秒內的行進距離L，計算距離L與時間t的比值運算出速度v，通過預先設置的標準步頻-速度關系曲線得到步頻w，步數n＝w×t；

所述綜合檢測模式為將壓力檢測模式的檢測步數P、加速度檢測模式的檢測步數Q、GPS檢測模式的檢測步數R進行計算S₂＝(P+Q+R)/3，并計算P、Q、R的中間值S₃，計算S₂與S₃的比值S₄＝S₂/S₃，當1.1S₄0.9時，將S₂作為檢測的步數結果輸出，否則將S₃作為檢測的步數結果輸出；

所述多普勒檢測模式通過將安裝在左腳上的發射器與安裝在右腳上的接收器之間的多普勒效應計算步數，處理器將接收器接收到的發射器發射信號的頻率構建成頻率-時間曲線，將頻率-時間曲線進行平滑，提取平滑后的頻率-時間曲線的極大值的個數M和極小值的個數N，將S₁＝(M+N)/2作為檢測的步數結果輸出；

3)中央處理器將計步結果通過無線信號收發裝置將計步結果傳送至APP控制終端顯示。