[發明專利]一種基于九軸傳感器的自適應踢腿狀態識別方法及其裝置

有效

• 申請號: 202011106339.1
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112206480B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 李偉銘;張繪國;林軍;徐庸輝;張亮;苗春燕
• 申請（專利權）人: 中新國際聯合研究院
• 主分類號: A63B23/04
• 分類號: A63B23/04;A63B71/06;A61B5/11;A61B5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李盛洪

1.一種基于九軸傳感器的自適應踢腿狀態識別方法，其特征在于，所述識別方法包括以下步驟：

步驟S1，將九軸傳感器綁定至用戶的小腿部，初始化踢腿閾值、踢腿周期、踢腿持續時間和采樣頻率取值，定義一個足夠長的隊列數據緩存區Buff，設Buff緩沖區內數據數為0；定義合角速度序列緩沖區AnBuff，設AnBuff緩沖區內數據量為0，進入步驟S2；

步驟S2，通過九軸傳感器采集用戶運動時最新的一幀數據包括三維姿態角、三軸加速度和三軸角速度數據，判斷隊列數據緩存區Buff是否已滿，如果已滿，則從隊列緩沖區內隊列的頭部刪除一幀數據，將當前采集的一幀數據存儲在隊列緩沖區的隊尾位置，否則直接將當前采集的數據儲到隊列緩沖區Buff隊尾位置，并將BuffLen數值加1，進入步驟S3；

步驟S3，利用步驟S2中采集的三軸角速度計算出的合角速度，將計算出的合角速度和三軸加速度進行基準面判別的運算，判定并輸出當前九軸傳感器綁向是處于“XOY”、“XOZ”、“YOZ”三種基準面的一種，并輸出合角速度，進入步驟S4；

步驟S4，利用步驟S1和步驟S3中的基準面、三維姿態角、踢腿周期、踢腿閾值、踢腿持續時間和采樣頻率信息，按照踢腿動作判別規則分類，即計算踢腿標識KICK，判定并輸出當前狀態為“趨于踢腿”、“處于踢腿”、“保持踢腿”和“未踢腿”四種狀態的一種和對應的踢腿持續時間，進入步驟S5；

步驟S5，將被標記為“趨于踢腿”、“處于踢腿”和“保持踢腿”狀態的合角速度插入到合角速度序列緩沖區尾部，進入步驟S6；

將被標記為“未踢腿”且合角速度序列緩沖區不為空的合角速度序列作為輸入，通過自適應學習規則判定并輸出最佳踢腿合角速度序列An^*，進入步驟S6，否則，跳轉進入步驟S2；

步驟S6，利用步驟S5中輸出的最佳踢腿合角速度序列生成最佳踢腿時間序列，通過合角速度對時間進行積分，計算出最佳踢腿合角位移，進入步驟S7；

步驟S7，利用步驟S6中輸出的最佳踢腿合角位移計算出最佳踢腿周期Δt^*、最佳踢腿閾值Threshold^*和最佳踢腿幅度ΔA^*，進入步驟S8；

步驟S8，更新踢腿周期Δt、踢腿閾值Threshold和踢腿幅度ΔA；進入步驟S9；

步驟S9，清空重置合角速度序列緩沖區AnBuff，重復執行步驟S2至步驟S9直至用戶終止算法。

2.根據權利要求1所述的一種基于九軸傳感器的自適應踢腿狀態識別方法，其特征在于，所述步驟S1中將九軸傳感器安置于用戶的小腿部，初始化踢腿閾值、踢腿周期、踢腿持續時間與采樣頻率值，定義數據緩存區Buff，長度為3600倍采樣頻率，即近1小時內的數據，定義合角速度緩沖區AnBuff，具體如下：其中

初始化踢腿閾值Threshold＝30°

踢腿周期Δt＝2s

踢腿持續時間t＝0s

采樣頻率值f`＝10

數據緩存區Buff＝{}

合角速度緩沖區AnBuff＝{}。

3.根據權利要求1所述的一種基于九軸傳感器的自適應踢腿狀態識別方法，其特征在于，所述步驟S2中通過九軸傳感器采集用戶運動時最新的一幀數據包，并存儲在數據緩沖區Buff內，包括以下步驟：

步驟S11，若Buff為空，將最新一幀的九軸數據插入Buff尾部，包括三維姿態角Angle_x,y,z、三軸角速度Ac_x,y,z和三軸加速度An_x,y,z，具體如下：

Buff＝{(Angle_x,y,z,Ac_x,y,z,An_x,y,z)₁}

步驟S12，若Buff存在數據但未滿，將最新一幀的九軸數據data插入Buff尾部，具體如下：

Buff＝{(data)₁,…,(data)_n}

步驟S13，若Buff緩沖區已滿，刪除Buff頭部數據將最新的九軸數據data插入Buff尾部，具體如下，其中m1，kn：

Buff＝{(data)_m,…,(data)_k}。