[發明專利]一種基于手機加速度和陀螺儀傳感器的計步方法

在審

• 申請號: 201811084233.9
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109238301A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 季曉勇;金偉旗;陳磊;谷宇
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01C22/00
• 分類號: G01C22/00;G01C21/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華;于瀚文

1.一種基于手機加速度和陀螺儀傳感器的計步方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，采集用戶手機加速度和角速度數據，計算合加速度與合角速度幅值，并將合角速度幅值存入數組al中；

步驟2，對合加速度幅值進行中值濾波；

步驟3，將合加速度幅值大于上閾值時的時間點記錄為t1，小于下閾值時的時間點記錄為t2，t1、t2單位均為ms，根據t1、t2判斷是否存在疑似邁步的合加速度曲線，如果是，轉入步驟4，否則轉入步驟1；

步驟4，將數組al中的值逐個與預設的合角速度閾值比較；

步驟5，如果數組al中所有的值均不超過合角速度閾值，則判定此刻為用戶邁出一步，將t1、t2、al重置，延遲t3時間后轉入步驟1；否則判定此刻為用戶原地操作手機，不計步，將t1、t2、al重置，轉入步驟1。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1包括如下步驟：

步驟1-1：以100Hz頻率采集用戶手機加速度和角速度數據，手機的加速度傳感器獲取的是沿手機x、y、z三軸方向上的加速度，分別為x_a、y_a、z_a；陀螺儀傳感器獲取的是繞x、y、z三軸旋轉的角速度，分別為x_g、y_g、z_g，合加速度幅值為合角速度幅值為將合角速度幅值存入長度為30的數組al中；

步驟1-2：陀螺儀傳感器剛開始采樣時，數組al中數據個數小于30，將新獲得的合角速度幅值按照al[0]～al[29]的順序存入，al[0]為數組a1中第一個位置；數組al中數據個數達到30后，先刪除最左邊的數據al[0]，并將其余數據左移1位，而后將新獲得的合角速度幅值存入al[29]中；目的是保存當前時刻前300ms內的合角速度幅值。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟2包括：以3為窗口長度對合加速度幅值進行中值濾波，即將新獲得的合加速度幅值與前兩次獲得的合加速度幅值按照從小到大排序，取中間值作為當前的合加速度幅值。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟3包括如下步驟：

步驟3-1：若當前合加速度幅值大于上閾值10.91m/s²，記錄當前時刻t1；若當前合加速度幅值小于下閾值8.94m/s²，記錄當前時刻t2；若當前合加速度幅值介于8.94m/s²和10.91m/s²之間，則t1、t2保持不變；

步驟3-2：若t2減t1的值介于25和300之間，則判定當前時刻存在從10.91m/s²下降到8.94m/s²的疑似邁步的合加速度曲線，轉入步驟4；否則轉入步驟1。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟4所述的合角速度閾值取值為2.65rad/s。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟5包括如下步驟：

步驟5-1：若數組al中有值超過合角速度閾值，則判定檢測到的疑似邁步的合加速度曲線是用戶原地操作手機所致，不計步，將t1、t2、al重置，轉入步驟1；若數組al中所有值均不超過合角速度閾值，則判定檢測到的疑似邁步的合加速度曲線是用戶邁步所致，計步，將t1、t2、al重置，延遲t3時間后轉入步驟1；

步驟5-2：無論是否計步，t1、t2、al中數據都重置清零：令t1＝0，t2＝0，數組al中數據清空。