CN101086450A - 使用磁传感器的计步器及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种使用磁传感器的计步器，包括：输入设备，用于由用户输入指令和数据；条形磁体，附加在用户的一只脚上，用于产生时不变磁场；磁传感器，附加在用户的另一只脚上，用于测量由条形磁体产生的磁通密度的水平分量Sx；输出设备，用于向用户输出各种测量结果和系统信息；微处理器，用于与输入设备、磁传感器和输出设备进行信号连接，根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量是否穿越零点，对用户所行走的步数进行计数，并根据用户的需要，将所计数出的步数通过输出设备提供给用户。另外，本发明还提出了一种使用磁传感器来测量步长的计步器。此外，本发明还提出了应用于上述两种计步器的步数和步长测量方法。

Description

使用磁传感器的计步器及测量方法

技术领域

本发明涉及一种计步器及测量方法，更具体地，涉及一种使用磁传感器来精确测量步行者的步数和步长的电子计步器及测量方法。

一种精确测量步行者步长的电子计步器包括处理单元、附加在步行者的一只脚上的磁体、以及附加到步行者的另一只脚上的磁传感器阵列。磁传感器阵列记录每跨出一步时、附加在另一只脚上的磁体所产生的磁场的方向变化，向处理单元提供信号以记录步数。处理单元通过利用磁场的强度和方向来计算距离，从而计算出步长。

背景技术

计步器是用于测量步行者行走(奔跑)的步数、步长和距离的设备。通过与计时器一起使用，计步器可以用于测量并提供步行者行走(奔跑)的步频和速度。

美国专利US4,578,769公开了一种测量跑步者的速度、距离、时间和所消耗的热量的设备。位于鞋内的压力开关或换能器传感跑步者的脚(鞋)何时与地面接触，并产生持续时间与脚与地面的接触时间成正比的脚接触信号。与压力开关或换能器相连的射频发射器无线发射脚接触信号。由射频接收器接收脚接触信号。与射频接收器相连的微处理器仅根据脚接触信号，计算出表示跑步者速度的输出速度信号。与微处理器相连的显示器根据输出速度信号，显示跑步者的速度。

美国专利US6,145,389公开了一种精确计算用户在行走和奔跑时的步长的计步器。利用用户在每一步中的加速度测量结果，计算每一步的步长。所述加速度通过直接或间接附加到用户脚上的加速度计来测量。数据处理器通过分析加速度计所测量到的脚的加速度，来执行步长的计算。识别每一步的加速度值，并结合一组系数来计算每一步的长度。通过校准处理，确定针对每个用户的系数组，在所述校准处理中，计步器针对多种不同的行走和奔跑速度，测量用户步伐的特性。由于独立地计算每一步的步长，用户可以改变行走和奔跑的速度，而不会影响距离计算的精确度。

美国专利US6,243,659公开了一种测量行走或奔跑距离的设备，所述设备包括两个分离的、互补的电子器件(从属单元和主控单元)，分别固定在每只鞋上。从属单元产生信号；主控单元接收、存储并处理所述信号，以计算速度和距离。在计算过程中，利用检测信号与发射器和接收器间的距离之间的线性关系，计算从属单元与主控单元之间的距离。如美国专利US6,243,659的附图4所示，利用了由发光二极管(LED)发射的红外线作为从属单元与主控单元之间发射和接收的信号。

美国专利US6,658,079公开了一种精确测量步行者步长的电子设备，所述设备包括处理单元、压力敏感开关、附加在步行者的一只脚上的超声波接收器、以及附加在另一只脚上的超声波发生器。当行进一步时，固定在鞋上的压力敏感开关闭合一次，从而向处理单元提供信号，以记录步数。处理单元通过利用超声波计算距离来计算步长。

以上美国专利分别公开了利用压力信号、加速度计、红外线信号和超声波信号来测量步行者步数和步长的各种电子设备。

本发明提供了一种使用磁传感器来精确测量步行者的步数和步长的电子计步器及测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用磁传感器来精确测量步行者的步数和步长的电子计步器及测量方法。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方案，提出了一种使用磁传感器的计步器，包括：输入设备，用于由用户输入指令和数据；条形磁体，附加在用户的一只脚上，用于产生时不变磁场；磁传感器，附加在用户的另一只脚上，用于测量由条形磁体产生的磁通密度的水平分量Sx；输出设备，用于向用户输出各种测量结果和系统信息；微处理器，用于与输入设备、磁传感器和输出设备进行信号连接，根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量是否穿越零点，对用户所行走的步数进行计数，并根据用户的需要，将所计数出的步数通过输出设备提供给用户。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方案，提出了一种使用磁传感器的计步器，包括：输入设备，用于由用户输入指令和数据；条形磁体，附加在用户的一只脚上，用于产生时不变磁场；磁传感器，附加在用户的另一只脚上，用于测量由条形磁体产生的磁通密度的水平分量Sx和垂直分量Sy；输出设备，用于向用户输出各种测量结果和系统信息；数据存储器，用于存储表明了磁通密度的垂直分量的最小值Sy_min或最大值与平行站立时两脚之间的实际距离D_A之间的关系的第一表格、以及表明了磁通密度的归一化幅值M与步长L_S和平行站立时两脚之间的实际距离D_A的比例R之间的关系的第二表格；微处理器，用于与输入设备、磁传感器、数据存储器和输出设备进行信号连接，根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量Sx和垂直分量Sy、以及存储在数据存储器中的第一表格和第二表格，确定用户的步长L_S，并根据用户的需要，将所计算出的步长L_S通过输出设备提供给用户。

为了实现上述目的，根据本发明的第三方案，提出了一种使用磁传感器来计数步数的方法，包括以下步骤：初始化，将步数计数N_S设置为0；利用附加在用户的一只脚上的磁传感器，测量由附加在用户的一只脚上的条形磁体产生的磁通密度的水平分量；当磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量穿越零点时，将步数计数N_S加1，累计用户所行走的步数；以及将所计数出的步数N_S通过输出设备提供给用户。

为了实现上述目的，根据本发明的第四方案，提出了一种使用磁传感器来测量步长的方法，包括以下步骤：确定磁通密度的垂直分量的最小值Sy_min或最大值为预定数值时，平行站立时两脚之间的校准距离D_C；利用附加在用户的一只脚上的磁传感器，测量由附加在用户的另一只脚上的条形磁体产生的磁通密度的水平分量Sx和垂直分量Sy；根据所述校准距离D_C、磁传感器所测量到的磁通密度的垂直分量的最小值Sy_min或最大值、和存储在数据存储器中的第一表格，确定平行站立时两脚之间的实际距离D_A，所述第一表格表明了磁通密度的垂直分量的最小值Sy_min或最大值与平行站立时两脚之间的实际距离D_A之间的关系；根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量和垂直分量，计算磁通密度的幅值M；根据磁通密度的最小幅值A与最大幅值B的比A/B、和存储在数据存储器中的第二表格，确定步长L_S和平行站立时两脚之间的实际距离D_A的比例R，所述第二表格表明了磁通密度的归一化幅值M与步长L_S和平行站立时两脚之间的实际距离D_A的比例R之间的关系；根据平行站立时两脚之间的实际距离D_A和所述比例R，确定用户的步长L_S；以及将所计算出的步长L_S通过输出设备提供给用户。

根据本发明的计步器及测量方法利用了条形磁铁的磁力线方向和强度在行走的过程中将随着双脚的移动而发生变化的特性，可以通过简单地测量，精确地计算出步行者所行走的步数。而且，可以利用上述特性，通过查表或差值的方式，简单而精确地计算出步行者的步长。

附图说明

下面将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述，其中：

图1示出了条形磁体的磁力线。

图2示出了如何将条形永磁体和指南针附加到步行者的双脚上。

图3A～3C示出了步行者的双脚处于不同位置时磁场(磁力线)方向的变化。

图4示出了针对磁传感器SX和SY的输出而定义的坐标系统。

图5是示出了在X＝1.0的情况下，针对Y从-3到3而绘制的磁传感器SX和SY的输出Sx和Sy及其幅值M的曲线图。

图6是示出了在Y＝0.0的情况下，针对X从0.75到1.25而绘制的磁传感器SY的输出Sy的曲线图。

图7是示出了在行走过程中、传感器所测量到的波形的曲线图。

图8是示出了根据本发明的计步器1300的方框图。

图9是示出了根据本发明对步行者的步数进行计数的方法的流程图。

图10是示出了根据本发明计算步行者的步长的方法的流程图。

图11是示出了坡莫合金中的磁阻效应的示意图。

图12是示出了磁阻效应的线性化的示意图。

图13是示出了在不同温度下、输出电压与横向磁场Hy之间的关系的曲线图。

图14是示出了典型MR传感器电路的示意图。

图15示出了典型步长测量电路的方框图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。应该指出，所描述的实施例仅是为了说明的目的，而不是对本发明范围的限制。所描述的各种数值并非用于限定本发明，这些数值可以根据本领域普通技术人员的需要进行任何适当的修改。

基本原理

图1示出了条形磁体的磁力线。条形永磁体具有不可见的磁场，但该磁场可以通过铁屑反映出来。

图2示出了如何将条形永磁体和指南针附加到步行者的双脚上。如图2所示，将磁体附加到步行者的左脚上，而将指南针附加到步行者的右脚上。

图3A～3C示出了步行者的双脚处于不同位置时磁场(磁力线)方向的变化。磁场的方向随着磁体和指南针之间的相对位置而改变。图3A示出了左脚在右脚前方的情况，图3B示出了左脚与右脚平行的情况，以及图3C示出了左脚在右脚后方的情况。

图4示出了针对磁传感器SX和SY的输出而定义的坐标系统。如果以两个磁感应器(穿戴在右脚上的传感器SX和传感器SY)代替指南针，则可以根据如图4所示的坐标系统，绘制出这些传感器的输出，即磁通密度。应当注意，传感器SX测量磁通密度的x分量(Sx)，而传感器SY测量磁通密度的y分量(Sy)。

坐标系的原点O在左脚的中心，并且将所有距离对平行站立时两脚之间的距离进行归一化，即当如图4所示，左右脚彼此平行时，两脚之间的距离为1。

图5是示出了在X＝1.0的情况下，针对Y从-3到3而绘制的磁传感器SX和SY的输出Sx和Sy及其幅值M的曲线图。

当X＝1.0时，针对Y从-3到3，绘制了传感器SX和传感器SY的输出Sx和Sy。图5中还示出了磁通密度的幅值M，即

图6是示出了在Y＝0.0的情况下，针对X从0.75到1.25而绘制的磁传感器SY的输出Sy的曲线图。

可以在附件(Magnetic Field Sensors-General，Philips DataSheet)中找到与用于绘制这些曲线的函数有关的详细推导。

如果针对已知的距离，对传感器SY的输出Sy的数值进行了校准，例如，当Sy＝-1时，平行站立的两脚之间的距离是30cm，则图6提供了用于计算当输出Sy不等于-1.0时、平行站立的两脚之间的距离所需的信息。此外，根据图5，如果测量这些传感器的幅值，并针对Sy的最小值Sy_min所在的位置处的磁通密度幅值M进行归一化，则可以容易地计算出步长。由图5中传感器SX的输出曲线Sx(虚线)可以看到传感器SX的输出Sx每一步穿越零点一次，因此，此零点穿越可以用于对步数进行计数，而无需如现有计步器通常需要的那样使用任何机械开关。

图7是示出了在行走过程中、传感器所测量到的波形的曲线图。稍后，将结合图9和10对其进行详细的描述。

图8是示出了根据本发明的计步器1300的方框图。

如图8所示，根据本发明的计步器1300包括微处理器1301、输入设备1302、磁传感器1304、条形永磁体1306、输出设备1308、数据存储器1310和电源1312。

微处理器1301与输入设备1302、磁传感器1304、输出设备1308和数据存储器1310进行信号连接。

输入设备1302用于输入用户指令和数据。

磁传感器1304可以包括一个磁传感器或两个磁传感器。当包含一个磁传感器时，所述磁传感器用于测量由条形永磁体1306产生的磁场H的水平分量Hx。当包含两个磁传感器时，一个磁传感器用于测量由条形永磁体1306产生的磁场H的水平分量Hx，而另一个磁传感器用于测量垂直分量Hy。这里的描述采用了如图4所示的坐标系。

条形永磁体1306将产生如图1所示的磁场，将对位于其磁场作用下的磁传感器1304产生磁力作用。

输出设备1308可以是显示器、扬声器、发光二极管(LED)等，用于向用户输出所测量到的各种结果以及系统信息。对于本发明的计步器，其主要输出所测量到的步数和步长，这些输出可以是可视输出和/或可听输出。

数据存储器1310主要用于存储两个表格。在第一个表格中，存储与图6所示的曲线相对应的各种数值。如稍后所述，在确定平行站立时两脚之间的实际距离D_A时，将利用此表格。在第二个表格中，存储与图5所示的曲线(磁通密度幅值M的曲线)相对应的各种数值。如稍后所述，在确定步长L_S与平行站立时两脚之间的实际距离D_A之间的比例关系R时，将利用此表格。根据所要求的精度和存储器容量的不同，可以存储较多或较少的数据。

电源1312为各种设备提供电源。

各种设备之间的连接可以是有线连接，也可以是无线连接，本领域普通技术人员可以根据实际需求进行适当的选择。

图9是示出了根据本发明对步行者的步数进行计数的方法的流程图。

首先，在步骤S1400，用户通过输入设备1302启动计步器，由微处理器1301对系统进行初始化，将步数计数N_S设置为0。

然后，在步骤S1402，微处理器1301启动磁传感器1304，对于仅计数步数的应用而言，只需要用于测量磁通密度的水平分量Sx的一个磁传感器SX，由磁传感器1304(SX)测量磁通密度的水平分量Sx。

之后，出于显示的目的，在步骤S1404，显示步数计数N_S。但是，也可以根据需要，在完成全部计数之后，再显示步数计数N_S。

在步骤S1406中，微处理器1301确定用户是否通过输入设备1302输入结束计步操作的命令。如果是，则在步骤S1412结束整个处理。

如果微处理器1301确定用户并未主动结束计步操作(步骤S1406“否”)，则处理进行到步骤S1408。在步骤S1408，微处理器1301确定由磁传感器1304(SX)测量的磁通密度的水平分量Sx是否穿越零点(参见图7)。如果在步骤S1408确定Sx并未穿越零点，则返回到步骤S1402，继续测量磁通密度的水平分量Sx。如果在步骤S1408中确定Sx已经穿越零点，则微处理器1301先将步数计数N_S加1，然后再返回到步骤S1402，继续测量磁通密度的水平分量Sx。

只要用户不发出结束指令(步骤S1406“否”)，则计步器1300将一直工作，并计算步行者所行走的步数。当然，本发明不仅可以计算步行者所行走的总步数，也可以根据行走所花费的时间来计算步行者的步频(即总步数/总时间)。这对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。

图10是示出了根据本发明计算步行者的步长的方法的流程图。

首先，在步骤S1500，用户通过输入设备1302启动计步器。不同于图9所示的方法，微处理器1301首先进行系统校准，即确定当磁通密度的垂直分量Sy为预定数值时，平行站立的两脚之间的校准距离D_C。此校准距离D_C可以由用户通过输入设备1302手动输入，或者在计步器1300出厂时预先设定在数据存储器1310中。

然后，在步骤S1502，微处理器1301启动磁传感器1304(SX和SY)。对于计算步行者步长的应用，需要两个磁传感器SX和SY，分别测量磁通密度的水平分量Sx和垂直分量Sy。

在步骤S1504，微处理器1301根据来自磁传感器1304(SY)的测量结果，找出磁通密度的垂直分量Sy的最小值Sy_min。然后，在步骤S1506，由微处理器1301根据Sy_min和存储在存储器1310中的第1表格(对应于图6所示的曲线)，通过查表或差值处理，得到平行站立时两脚之间的实际距离D_A。

在步骤S1508，微处理器1301根据来自磁传感器1304(SX和SY)的测量结果，计算磁通密度的幅值

。然后，在步骤S1510，微处理器1301从计算出的磁通密度的幅值

中找出最小幅值A和最大幅值B(参见图7)，由此计算得出二者之比A/B。之后，在步骤S1512中，微处理器1301根据A/B和存储在存储器1310中的第2表格(对应于图5所示的磁通密度幅值曲线)，通过查表或差值处理，得到步长L_S与平行站立时两脚之间的实际距离D_A之间的比例关系R。

上述步骤S1504～S1506与步骤S1508～S1512可以同时执行，或者先后执行，可以根据微处理器1301的能力来决定。

在完成步骤S1506和步骤S1512之后，微处理器1301根据平行站立时两脚之间的实际距离D_A以及步长L_S与D_A之间的比例关系R，计算步长L_S＝D_A×R，并可以根据系统的设置，通过输出设备1308输出(包括显示和广播等)。

另外，以上对于磁通密度的垂直分量的最小值(Sy_min)的定义是基于图4所示的坐标系确定的，当以相反的坐标系或相反的条形永磁体南北极设置进行计算时，与上述磁通密度的垂直分量的最小值(Sy_min)相对应的数值也可能是磁通密度的垂直分量的最大值。发明人认为本领域普通技术人员根据坐标系以及磁极的设置，可以容易地确定要选取磁通密度的垂直分量的最小值还是最大值。

此外，通过结合如图9所示的步数计数方法，微处理器1301还可以根据用户行走的步长、总时间和总步数，计算用户行走的路程、速度和步频，并将结果通过输出设备1308提供给用户。

为了更清楚地解释图10所示的步长测量方法的各个步骤，以下将结合附图5～7，给出特定的数值示例。应当理解，以下所给出的各种数值，只是作为示例的目的，而不应当将其理解为对本发明保护范围的任何限制。

首先，对系统进行校准(步骤S1500)，从而当平行站立的两脚之间的距离是30cm时，Sy＝-1.0(预定数值)。如图6所示，例如，如果所测量到的最小值Sy_min是-1.3(步骤S1504)，则两脚之间的实际距离是30cm×0.915＝27.45cm(步骤S1506，“D_A”)。

在图7中，点划线是两个传感器1304(SX和SY)的总幅值(即

)(步骤S1508)。如果A/B的比值为0.2(步骤S1510)，则如图5所示，相对于平行站立时两脚之间的距离，步长具有因子2(步骤S1512，“R”)。因此，步长L_S＝27.45cm×2＝54.9cm(步骤S1514)。

原型实验系统

发明人利用以下组件构建了原型实验系统。

磁阻传感器

图11是示出了坡莫合金中的磁阻效应的示意图。

磁阻(MR)传感器利用了磁阻效应，即在出现外部磁场时，载流磁性材料的电阻发生改变的特性。用于磁场的普通单位是1kA/m或1.25毫特斯拉(12.5高斯)(在空气中)。图11示出了被称为坡莫合金(19％Fe，81％Ni)的铁磁材料条。假设没有外部磁场时，坡莫合金的内部磁化矢量平行于电流方向(图11所示为从左向右流过坡莫合金)。

如果施加外部磁场H，平行于坡莫合金平面但与电流垂直，则坡莫合金的内部磁化矢量将旋转角度α。结果，坡莫合金的电阻R将作为旋转角度α的函数发生变化，由以下公式(1)给出：

R＝R₀+ΔR₀cos²α    (1)

R₀和ΔR₀是材料参数。为了实现最佳的传感器特性，飞利浦公司(Philips)采用了具有高R₀值和低磁致形变的Fe19Ni81。利用此材料，ΔR₀大约为3％的数量级。根据此二次等式可知，电阻/磁场特性是非线形的，而且每个数值R不必与惟一的数值H相关联。但是，通过将铝条(Barber pole(理店杆式))与条的轴向成45°地设置在坡莫合金条的顶部，如图12所示，可以使磁阻效应线性化。由于铝比坡莫合金具有更高的传导性，Barber pole的作用是将电流方向旋转45°(电流为“锯齿”形，如图12所示)，有效地将磁化方向相对于电流方向的旋转角度从a变为a-45°。而且，将惠斯通电桥结构用于线形应用。在一对对角线相对的元件中，Barber pole与条的轴向成45°角，而在另一对中，成-45°角。因此，一对元件中由于外部磁场而引起的电阻增加与另一对元件中相同幅度的电阻减小“相匹配”。于是，所得到的桥失衡是在坡莫合金条平面内与条的轴向正交的外部磁场的幅度的线性函数。

实用的MR传感器

根据上述原理，飞利浦公司生产了一系列基本的磁阻传感器。KMZ传感器的主要特性如表1所示。

表1飞利浦KMZ系列MR传感器的特性

(1)在空气中，1kA/m对应于1.25mT。

典型磁阻传感器(KMZ10B)的输出-温度曲线如图13所示。由图13可以看到，在磁阻传感器的工作范围(-2.0KA/m≤Hy≤+2.0KA/m)内，磁阻传感器的输出电压Vo与横向磁场Hy成线性关系。而且，随着温度T_amb的增加，磁阻传感器的输出电压Vo的幅值减小，因此，磁阻传感器具有负温度系数。

典型的传感器电路

在本发明的步长测量应用中，作为线位置的函数来测量模拟信号，较好的应用电路应当实现传感器的偏移和灵敏度调整。而且，由于大多数磁场传感器的灵敏度随着温度的变化发生漂移(参见图13)，同样需要对此漂移进行补偿。基本电路如图14所示。

在第一级中，对传感器信号进行预放大和偏移调整。在补偿了温度效应之后，在最后一级中，进行最后的放大和灵敏度调整。飞利浦公司的磁阻传感器随着温度的变化具有线性漂移，所以需要对具有线性特性的温度传感器进行补偿。飞利浦的KTY系列温度传感器适用于此目的，其正温度系数(TC)与MR传感器的负TC匹配得非常好。可以利用两个电阻器R7和R8来控制补偿的程度，而且应当使用具有非常低的偏移和温度漂移的特定运算放大器来确保在较大的温度范围内补偿恒定。

典型的步长测量单元

图15示出了典型步长测量单元的方框图。可以利用两个MD传感器容易地实现如图15所示的典型步长测量单元。每个MD传感器提供对一个轴向上的磁场强度的测量。微处理器提供信号调节和步长计算。信号调节包括反位(flipping)时钟产生、偏移消除、以及温度补偿。可以利用存储在存储器(如EEPROM、RAM、ROM、硬盘、闪存、光盘等)中的预加载校准数据，容易地计算步长。

尽管已经针对典型实施例示出和描述了本发明，本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其他的改变、替换和添加。因此，本发明不应该被理解为被局限于上述特定实例，而应当由所附权利要求所限定。

Claims (22)

1.一种使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，包括：

输入设备(1302)，用于由用户输入指令和数据；

条形磁体(1306)，附加在用户的一只脚上，用于产生时不变磁场；

磁传感器(1304)，附加在用户的另一只脚上，用于测量由条形磁体产生的磁通密度的水平分量(Sx)；

输出设备(1308)，用于向用户输出各种测量结果和系统信息；

微处理器(1300)，用于与输入设备、磁传感器和输出设备进行信号连接，根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量是否穿越零点，对用户所行走的步数进行计数，并根据用户的需要，将所计数出的步数通过输出设备提供给用户。

2.根据权利要求1所述的使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，其特征在于所述微处理器还根据用户行走的总时间和总步数，计算用户的步频，并将结果通过输出设备提供给用户。

3.根据权利要求1或2所述的使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，其特征在于所述磁传感器是磁阻传感器。

4.根据权利要求3所述的使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，其特征在于所述磁阻传感器包括偏移调整、温度补偿和灵敏度调整电路。

5.据权利要求1或2所述的使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，其特征在于所述输出设备提供可视输出、可听输出中的至少一种。

6.一种使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，包括：

输入设备(1302)，用于由用户输入指令和数据；

条形磁体(1306)，附加在用户的一只脚上，用于产生时不变磁场；

磁传感器(1304)，附加在用户的另一只脚上，用于测量由条形磁体产生的磁通密度的水平分量(Sx)和垂直分量(Sy)；

输出设备(1308)，用于向用户输出各种测量结果和系统信息；

数据存储(1310)，用于存储表明了磁通密度的垂直分量的最小值(Sy_min)或最大值与平行站立时两脚之间的实际距离(D_A)之间的关系的第一表格、以及表明了磁通密度的归一化幅值(M)与步长(L_S)和平行站立时两脚之间的实际距离(D_A)的比例(R)之间的关系的第二表格；

微处理器(1300)，用于与输入设备、磁传感器、数据存储器和输出设备进行信号连接，根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量(Sx)和垂直分量(Sy)、以及存储在数据存储器中的第一表格和第二表格，确定用户的步长(L_S)，并根据用户的需要，将所计算出的步长(L_S)通过输出设备提供给用户。

7.根据权利要求6所述的使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，其特征在于所述微处理器还根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量是否穿越零点，对用户所行走的步数进行计数，并根据用户的需要，将所计数出的步数通过输出设备提供给用户。

8.根据权利要求7所述的使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，其特征在于所述微处理器还根据用户行走的步长、总时间和总步数，计算用户行走的路程、速度和步频，并将结果通过输出设备提供给用户。

9.根据权利要求6到8之一所述的使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，其特征在于所述磁传感器是磁阻传感器。

10.根据权利要求9所述的使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，其特征在于所述磁阻传感器包括偏移调整、温度补偿和灵敏度调整电路。

11.根据权利要求6到8之一所述的使用磁传感器(1304)的计步器(1300)，其特征在于所述输出设备提供可视输出、可听输出中的至少一种。

12.一种使用磁传感器(1304)来计数步数的方法，包括以下步骤：

初始化，将步数计数(N_S)设置为0；

利用附加在用户的一只脚上的磁传感器，测量由附加在用户的一只脚上的条形磁体产生的磁通密度的水平分量；

当磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量穿越零点时，将步数计数(N_S)加1，累计用户所行走的步数；以及

将所计数出的步数(N_S)通过输出设备提供给用户。

13.根据权利要求12所述的使用磁传感器(1304)来计数步数的方法，其特征在于还包括以下步骤：根据用户行走的总时间和总步数，计算用户的步频，并将结果通过输出设备提供给用户。

14.根据权利要求12或13所述的使用磁传感器(1304)来计数步数的方法，其特征在于所述磁传感器是磁阻传感器。

15.根据权利要求14所述的使用磁传感器(1304)来计数步数的方法，其特征在于所述磁阻传感器包括偏移调整、温度补偿和灵敏度调整电路。

16.根据权利要求12或13所述的使用磁传感器(1304)来计数步数的方法，其特征在于所述输出设备提供可视输出、可听输出中的至少一种。

17.一种使用磁传感器(1304)来测量步长的方法，包括以下步骤：

确定磁通密度的垂直分量的最小值(Sy_min)或最大值为预定数值时，平行站立时两脚之间的校准距离(D_C)；

利用附加在用户的一只脚上的磁传感器，测量由附加在用户的另一只脚上的条形磁体产生的磁通密度的水平分量(Sx)和垂直分量(Sy)；

根据所述校准距离(D_C)、磁传感器所测量到的磁通密度的垂直分量的最小值(Sy_min)或最大值、和存储在数据存储器中的第一表格，确定平行站立时两脚之间的实际距离(D_A)，所述第一表格表明了磁通密度的垂直分量的最小值(Sy_min)或最大值与平行站立时两脚之间的实际距离(D_A)之间的关系；

根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量和垂直分量，计算磁通密度的幅值(M)；

根据磁通密度的最小幅值(A)与最大幅值(B)的比(A/B)、和存储在数据存储器中的第二表格，确定步长(L_S)和平行站立时两脚之间的实际距离(D_A)的比例(R)，所述第二表格表明了磁通密度的归一化幅值(M)与步长(L_S)和平行站立时两脚之间的实际距离(D_A)的比例(R)之间的关系；

根据平行站立时两脚之间的实际距离(D_A)和所述比例(R)，确定用户的步长(L_S)；以及

将所计算出的步长(L_S)通过输出设备提供给用户。

18.根据权利要求17所述的使用磁传感器(1304)来测量步长的方法，其特征在于还包括以下步骤：根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量是否穿越零点，对用户所行走的步数进行计数，并根据用户的需要，将所计数出的步数通过输出设备提供给用户。

19.根据权利要求18所述的使用磁传感器(1304)来测量步长的方法，其特征在于还包括以下步骤：根据用户行走的步长、总时间和总步数，计算用户行走的路程、速度和步频，并将结果通过输出设备提供给用户。

20.根据权利要求17到19之一所述的使用磁传感器(1304)来测量步长的方法，其特征在于所述磁传感器是磁阻传感器。

21.根据权利要求20所述的使用磁传感器(1304)来测量步长的方法，其特征在于所述磁阻传感器包括偏移调整、温度补偿和灵敏度调整电路。

22.根据权利要求17到19之一所述的使用磁传感器(1304)来测量步长的方法，其特征在于所述输出设备提供可视输出、可听输出中的至少一种。

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