[發(fā)明專利]一種基于局部峰值擬合的計(jì)步方法及計(jì)步器

在審

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• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN114485720A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱正輝;董佩超;龍春偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京天兵科技有限公司
• 主分類號: G01C22/00
• 分類號: G01C22/00;G01C21/16
• 代理公司: 北京中創(chuàng)云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11837
• 代理人: 徐輝

本發(fā)明涉及一種基于局部峰值擬合的計(jì)步方法及計(jì)步器，三自由度加速度計(jì)檢測三方向加速度值，由三方向加速度值計(jì)算整體加速度，繪制加速度曲線；檢測所述加速度曲線的局部峰值；對局部峰值進(jìn)行篩選，剔除偽峰值；基于剩余局部峰值點(diǎn)獲取步行時間間隔，處于有效步伐閾值范圍內(nèi)的時間間隔作為有效步伐進(jìn)行計(jì)數(shù)。本發(fā)明的計(jì)步方式相對于傳統(tǒng)的峰值計(jì)步，通過對峰值點(diǎn)左右側(cè)進(jìn)行局部擬合能夠克服了環(huán)境噪聲和干擾產(chǎn)生偽波峰導(dǎo)致計(jì)步大于實(shí)際值、精度不高的缺陷，提高了計(jì)步精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及步態(tài)檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于局部峰值擬合的計(jì)步方法及計(jì)步器。

背景技術(shù)

目前，基于GPS(全球定位系統(tǒng))的跟蹤定位服務(wù)已經(jīng)非常成熟，但由于GPS信號的阻塞，通常在室內(nèi)環(huán)境中無法使用。因此，室內(nèi)定位技術(shù)成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。當(dāng)前室內(nèi)定位技術(shù)主要分為兩大類：非自主導(dǎo)航技術(shù)和自主導(dǎo)航技術(shù)。非自主導(dǎo)航技術(shù)包括WiFi、ZigBee等，這類導(dǎo)航定位技術(shù)必須依靠高精度傳感器/設(shè)備及其與目標(biāo)對象間的通信鏈路，在復(fù)雜環(huán)境下這類導(dǎo)航定位技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時精確定位，要實(shí)現(xiàn)該類技術(shù)需要預(yù)先安裝好設(shè)備，且價格昂貴。自主導(dǎo)航技術(shù)主要指慣性導(dǎo)航技術(shù)，它不依賴于任何外部信息，能夠?qū)崿F(xiàn)完全自主導(dǎo)航定位，因此能夠適用于未知環(huán)境。自主導(dǎo)航技術(shù)有行人航跡推算(PDR)技術(shù)，源于幫助飛機(jī)、潛艇和導(dǎo)彈導(dǎo)航的航位推算技術(shù)，通過融合運(yùn)動傳感器估計(jì)行人航向、步數(shù)和步長來幫助室內(nèi)行人定位，然而，它目前自主導(dǎo)航精度不高。在使用慣性測量單元的情況下，高度精確的步進(jìn)計(jì)數(shù)是提高室內(nèi)定位系統(tǒng)精度的重要部分。

此外，步數(shù)計(jì)數(shù)有助于我們進(jìn)行適度的體育鍛煉，提供一個可參考和比較的標(biāo)準(zhǔn)，幫助我們制定合理的運(yùn)動規(guī)劃。

人在不同運(yùn)動狀態(tài)下加速度幅值會呈現(xiàn)周期性正弦波特性，現(xiàn)有的峰值檢測計(jì)步方法通過檢測加速度幅值峰值數(shù)量來實(shí)現(xiàn)計(jì)步。然而，現(xiàn)有的峰值檢測計(jì)步方法，由于環(huán)境噪聲和偶爾的干擾會使加速度幅值波形產(chǎn)生偽波峰，導(dǎo)致計(jì)步大于實(shí)際值，精度不高。如何提高計(jì)步精度是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于局部峰值擬合的計(jì)步方法及計(jì)步器，通過對峰值點(diǎn)左右側(cè)進(jìn)行局部擬合，能夠很好的克服環(huán)境噪聲和干擾產(chǎn)生偽波峰導(dǎo)致計(jì)步大于實(shí)際值、精度不高的缺點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于局部峰值擬合的計(jì)步方法，包括：

三自由度加速度計(jì)檢測三方向加速度值，由三方向加速度值計(jì)算整體加速度，繪制加速度曲線；

檢測所述加速度曲線的局部峰值；

對局部峰值進(jìn)行篩選，剔除偽峰值；

基于剩余局部峰值點(diǎn)獲取步行時間間隔，處于有效步伐閾值范圍內(nèi)的時間間隔作為有效步伐進(jìn)行計(jì)數(shù)。

進(jìn)一步地，由三方向加速度值計(jì)算整體加速度a的算式為：

a_x、a_y、a_z為三自由度加速度計(jì)大地坐標(biāo)系下X、Y、Z軸向加速度測量值。

進(jìn)一步地，檢測所述加速度曲線的局部峰值包括：

剔除所述加速度曲線上小于運(yùn)動加速度下限值的點(diǎn)；

采用滑動窗口在剩余點(diǎn)中查找局部峰值。

進(jìn)一步地，對局部峰值進(jìn)行篩選，剔除偽峰值包括：

當(dāng)整體加速度a大于第一閾值時，判定為高速，當(dāng)整體加速度a處于第一閾值與第二閾值之間時判定為中速，當(dāng)整體加速度a低于第二閾值時判定為低速；第一閾值大于第二閾值，第二閾值大于所述加速度下限值；

當(dāng)為高速時，對每個局部峰值兩側(cè)各選k1個點(diǎn)；當(dāng)為中速時，對每個局部峰值兩側(cè)各選k2個點(diǎn)；當(dāng)為低速時，對每個局部峰值兩側(cè)各選k3個點(diǎn)；k1k2k3；