[發明專利]一種運動步態監控儀及多參數傳感器數據處理方法

在審

• 申請號: 201711444767.3
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108186024A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 金宗武;張啟飛;趙藝鈞;汪凱;王煜
• 申請（專利權）人: 寧波安尚川智能科技有限公司
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;G01C22/00;G01S19/14
• 代理公司: 北京華智則銘知識產權代理有限公司 11573
• 代理人: 陳向敏

1.一種運動步態監控儀，其特征在于，所述運動步態監控儀包括：

GPS模塊，與單片機相連接，用于對步幅經緯度信息以及步幅的運動軌跡進行定位和計算；

多參數傳感器，與單片機相連接，用于采集步數、步幅和步態中的數據；

藍牙模塊，與單片機相連接，通過藍牙協議用于GPS模塊采集的數據、多參數傳感器采集的數據進行傳輸；

單片機，用于對GPS模塊、多參數傳感器傳輸的數據進行運算和處理。

2.如權利要求1所述運動步態監控儀，其特征在于，所述運動步態監控儀進一步包括：

與單片機電連接，用于實現與鋰電池供電的電源模塊；所述電源模塊集成有DCDC芯片。

3.如權利要求1所述運動步態監控儀，其特征在于，所述運動步態監控儀進一步包括：

與單片機電連接，用于實現充電的充電模塊；所述充電模塊集成有充電芯片。

4.如權利要求1所述運動步態監控儀，其特征在于，所述運動步態監控儀進一步包括：與單片機相連接，用于實現照明的LED燈；所述LED燈通過集成的GPIO進行輸出電平的控制；輸出低電平點亮LED，輸出高電平熄滅LED。

5.如權利要求1所述運動步態監控儀，其特征在于，所述運動步態監控儀進一步包括：

與單片機相連接，用于對異常運動步態進行報警的蜂鳴器；所述蜂鳴器內置有用于震動的馬達。

6.如權利要求1所述運動步態監控儀，其特征在于，所述藍牙模塊集成有藍牙芯片；所述藍牙芯片通過BLE4.0和2.4GHZ協議棧，并利用射頻發射電路與單片機連接。

7.如權利要求1所述運動步態監控儀，其特征在于，所述藍牙模塊通過通信協議連接手機。

8.如權利要求3所述運動步態監控儀，其特征在于，所述充電模塊采用裝配吸附式充電裝置，用于檢測剩余電量。

9.一種如權利要求1所述運動步態監控儀中的多參數傳感器數據處理方法，其特征在于，所述多參數傳感器數據處理方法包括：

通過多參數傳感器獲取到用戶運動時的物理參數后，使用基于濾波和步態識別的核心算法，通過動態閾值控制和船形窗口控制，對這些數據進行處理，計算得到使用者跨步的次數、步幅和角度；具體包括：

對多參數傳感器采集到的數據進行濾波處理，得到噪聲較少的運動數據，包括三軸方向的加速度和角度；

峰值采集：計算出三軸方向加速度的合成加速度大小，對每一個數據采樣點，如果它的合成加速度大小比它的前一個數據采樣點和它的后一個數據采樣點的合成加速度大小都大，此時合成的加速度大小是一個峰值；

動態閾值和船形窗口控制：記錄最近若干次測量到的三軸方向合成加速度變化周期中的最大值和最小值，算出每個周期中合成加速度大小的平均值；由若干個周期的合成加速度大小平均值計算得到的平均值是動態閾值；船形窗口判斷人兩次跨步運動的時間間隔在0.2秒到2秒；若一個峰值與上一個有效峰值的時間間隔在這個時間區間內，則為一個有效峰值；

起步檢測：若連續檢測到若干個有效峰值，則認為已經進入了跨步運動，將有效峰值作為有效步數計入計步值；

步幅檢測：通過實時的加速度監控計算出實時的運動速度，并計算兩次數據采樣間隔中的位移，將兩次有效峰值之間的所有位移累加起來得到這次有效跨步中的步幅；

跨步角度檢測：多參數傳感器實時地監控傳感器坐標系相對地面坐標系的傾角，使用者靜止站立的狀態下，當多參數傳感器傾角不為0，在跨步運動中，傾角會發生劇烈的變化，變化區間在+90°到-90°；傾角最大值和傾角最小值的差就是跨步角度。