CN104864884B - 一种行人步幅测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种行人步幅测量系统，它包括腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3、足面测量装置4以及网关5，其中，腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3以及足面测量装置4分别用于测量步态周期期间行人步态的各个测量数据，通过无线通信将各个测量数据发送至网关5并传输至PC机。该系统具有体积小、结构简单、功耗低、无线通信便于扩展、能对多人同时测量、成本低等优点；无需历史数据支持，不但可以准确测量水平路面的行人步幅，而且还可以准确测量斜坡路面的行人步幅。

Description

一种行人步幅测量系统
技术领域
本发明主要涉及到行人步态测量领域，特指一种行人步幅测量方法及系统。
背景技术
行人步行过程中的步幅对于医疗步态分析、行人导航定位具有重要意义，因此如何获取精确的行人步幅成为很多应用领域需要解决的一个基本问题。
采用传统的测量器件，如论文“人体步态模型实验研究”《中国博士学位论文全文数据库,赵凌燕,41页-64页》一文中将角度计安装于行人下肢关节部位，通过角度计测量关节角度，再利用关节角度计算行人步幅，这种方式设备复杂、数据难于统计；利用摄像机拍摄行人步行过程可以精确计算出步幅，但限制了行人步行范围；如“基于GPS和自包含传感器的行人室内外无缝定位算法研究”《中国博士学位论文全文数据库,陈伟,48页-61页》一文中采用三轴微陀螺和三轴微加速度计等组成测量系统安装于行人身上，通过有线方式将传感器和笔记本电脑相连，实现行人步幅测量，这种方式线路和设备较为复杂不利于推广使用。
传统步幅计算方法，如三星电子株式会社专利2009年的专利“基于步幅的线路指引设备和方法”专利号CN 100561131C中使用的常数步幅计算方法，通过一段固定时间内距离除以步数得到一个固定的步幅，并将其作为行人在一定时间段内的常数步幅，这中计算方法最简单，缺点是步幅计算误差较大。又如2007年IEEE Sensors ApplicationsSymposium中出版的Adaptive Step Length Estimation Algorithm Using Low-CostMEMS Inertial Sensors一文中提出的线性步幅计算方法，缺点是待定参数较多，需要基于历史数据对每个行人进行参数学习训练，不便于实现。如2007年Grejner-Brzezinska D在Intelligent Signal Processing国际会议中发表的Pedestrian tracking andnavigation using an adaptive knowledge system based on neural networks andFuzzy Logic一文中提出的智能步幅计算方法，有着良好的计算精度，缺点是需要基于历史数据的训练学习阶段，对硬件资源要求较高、处理时间较长，很难在可穿戴的设备上实现。如2014年杂志IEEE TRANSACTIONS ON HUMAN-MACHINE SYSTEMS第2期44卷中，作者Kun-Chan Lan and Wen-Yuah Shih在文章Using Smart-Phones and Floor Plans for IndoorLocation Tracking中提出的基于钟摆模型的步幅计算方法，未考虑步行过程中行人的膝关节角度和踝关节角度对步幅计算的影响，导致步幅计算精度不高。上述步幅计算方法是针对水平路面提出的，斜坡路面步幅计算误差较大。
到目前为止，现有步幅测量设备结构较为复杂，不利于导航定位等推广使用；现有简单的步幅测量方法精度较低，无法准确测量斜坡路面上的步幅，精度较高的步幅测量方法需要历史数据的支持、对硬件资源要求较高、处理时间较长，很难在嵌入式设备中实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、无需历史数据支持，适用于能够正确测量水平路面和斜坡路面的行人步幅测量系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：
本发明提出一种行人步幅测量系统，它包括腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3、足面测量装置4以及网关5，其中，腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3以及足面测量装置4分别用于测量步态周期期间行人步态的各个测量数据，通过无线通信将各个测量数据发送至网关5并传输至PC机，其特征在于：
所述的腰部测量装置1安装于行人腰部位置，腰部测量装置1包括腰部三轴微陀螺11、腰部三轴微加速度计12、腰部无线数据收发模块13、腰部嵌入式微处理器14，其中，腰部三轴微陀螺11和腰部三轴微加速度计12分别用于读取测量行人腰部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给腰部嵌入式微处理器13；腰部嵌入式微处理器13用于接收腰部三轴微陀螺11、腰部三轴微加速度计12的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；腰部无线数据收发模块14接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关5；
所述的大腿部测量装置2安装于行人大腿部位置，且包括大腿部三轴微陀螺21、大腿部三轴微加速度计22、大腿部嵌入式微处理器23、大腿部无线数据收发模块24，其中，大腿部三轴微陀螺21和大腿部三轴微加速度计22分别用于读取测量行人大腿部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给大腿部嵌入式微处理器23；大腿部嵌入式微处理器23用于接收大腿部三轴微陀螺21、大腿部三轴微加速度计22的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；大腿部无线数据收发模块24接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关5；
所述的小腿部测量装置3安装于行人小腿部位置，且包括小腿部三轴微陀螺31、小腿部三轴微加速度计32、小腿部嵌入式微处理器33、小腿部无线数据收发模块34，其中，小腿部三轴微陀螺31和小腿部三轴微加速度计32分别用于读取测量行人小腿部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给小腿部嵌入式微处理器33；小腿部嵌入式微处理器33用于接收小腿部三轴微陀螺31、小腿部三轴微加速度计32的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；小腿部无线数据收发模块34用于接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关5；
所述的足面测量装置4安装于行人足面位置，且包括足面三轴微陀螺41、足面三轴微加速度计42、足面嵌入式微处理器43、足面无线数据收发模块44，其中，足面三轴微陀螺41和足面三轴微加速度计42分别用于读取测量行人足面部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给足面嵌入式微处理器43；足面嵌入式微处理器43用于接收足面三轴微陀螺41、足面三轴微加速度计42的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；足面无线数据收发模块44用于接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关5；
所述的网关5用于计算行人的水平路面步幅SL(j)、斜坡路面步幅SL(j)，它将步幅计算结果发送至传输给PC机，该模块包括网关无线数据收发模块51、网关嵌入式微处理器52、网关非易失存储模块53、网关显示模块54和网关以太网通信模块55，其中，
所述网关无线数据收发模块51用于接收腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3以及足面测量装置4发来的各测量数据，并发送给网关嵌入式微处理器模块52；
所述网关嵌入式微处理器52用于计算行人步幅SL(j)，并存储于非易失存储模块53中；
所述非易失存储模块53用于存储来自网关嵌入式微处理器52的测量数据以及步幅计算结果；
所述显示模块54用于显示非易失存储模块53中的步幅计算结果；
所述以太网通信模块55用于将各测量数据以及步幅计算结果从网关5中传输至PC机中；
所述网关嵌入式微处理器52用于计算行人水平路面步幅SL(j)和斜坡路面步幅SL(i)，具体如下：
计算行人水平路面步幅，记为SL(j)，计算式如下：
计算斜坡路面步幅，记为SL(i)，计算式如下：
式(1)和式(2)中，LA1A2表示行人大腿长度，LA2A3表示小腿长度，LA3A4表示行人足面长度，sf表示行人足底长度；θ1(j)表示通过网关5中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时后腿的髋关节角度；、θ2(j)表示通过网关5中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时后腿的膝关节角度；θ3(j)表示通过网关5中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时后腿的踝关节角度；φ1(j)表示通过网关5中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时前腿的髋关节角度，φ2(j)表示第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时前腿的膝关节角度；θ3(tm(j))表示通过网关5中接收到的第j个步态周期中行人处于单脚支撑期时支撑腿的踝关节角度，tm(j)表示第j个步态周期中行人处于单脚支撑期的采用时刻，θ3(tm(0))表示通过网关5中接收到的初始步态周期中行人的踝关节角度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明一种行人步幅测量系统具有体积小、结构简单、功耗低、无线通信便于扩展、能对多人同时测量、成本低等优点；无需历史数据支持，不但可以准确测量水平路面的行人步幅，而且还可以准确测量斜坡路面的行人步幅。
附图说明
图1是本发明的一种行人步幅测量系统的结构示意图；
图2是本发明的行人步幅测量方法的原理示意图；
图3是本发明的行人步幅测量方法中的行人路面识别的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明进一步提出一种行人步幅测量系统，它包括腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3、足面测量装置4以及网关5，其中，腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3以及足面测量装置4分别用于测量步态周期期间行人步态的各个测量数据，通过无线通信将各个测量数据发送至网关5并传输至PC机，其特征在于：
所述的腰部测量装置1安装于行人腰部位置，腰部测量装置1包括腰部三轴微陀螺11、腰部三轴微加速度计12、腰部无线数据收发模块13、腰部嵌入式微处理器14，其中，腰部三轴微陀螺11和腰部三轴微加速度计12分别用于读取测量行人腰部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给腰部嵌入式微处理器13；
腰部嵌入式微处理器13用于接收腰部三轴微陀螺11、腰部三轴微加速度计12的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；
腰部无线数据收发模块14接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关5；
所述的大腿部测量装置2安装于行人大腿部位置，且包括大腿部三轴微陀螺21、大腿部三轴微加速度计22、大腿部嵌入式微处理器23、大腿部无线数据收发模块24，其中，大腿部三轴微陀螺21和大腿部三轴微加速度计22分别用于读取测量行人大腿部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给大腿部嵌入式微处理器23；
大腿部嵌入式微处理器23用于接收大腿部三轴微陀螺21、大腿部三轴微加速度计22的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；
大腿部无线数据收发模块24接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关5；
所述的小腿部测量装置3安装于行人小腿部位置，且包括小腿部三轴微陀螺31、小腿部三轴微加速度计32、小腿部嵌入式微处理器33、小腿部无线数据收发模块34，其中，小腿部三轴微陀螺31和小腿部三轴微加速度计32分别用于读取测量行人小腿部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给小腿部嵌入式微处理器33；
小腿部嵌入式微处理器33用于接收小腿部三轴微陀螺31、小腿部三轴微加速度计32的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；
小腿部无线数据收发模块34用于接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关5；
所述的足面测量装置4安装于行人足面位置，且包括足面三轴微陀螺41、足面三轴微加速度计42、足面嵌入式微处理器43、足面无线数据收发模块44，其中，足面三轴微陀螺41和足面三轴微加速度计42分别用于读取测量行人足面部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给足面嵌入式微处理器43；
足面嵌入式微处理器43用于接收足面三轴微陀螺41、足面三轴微加速度计42的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；
足面无线数据收发模块44用于接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关5；
所述的网关5用于计算行人的水平路面步幅SL(j)、斜坡路面步幅SL(j)，它将步幅计算结果发送至传输给PC机，该模块包括网关无线数据收发模块51、网关嵌入式微处理器52、网关非易失存储模块53、网关显示模块54和网关以太网通信模块55，其中，
所述网关无线数据收发模块51用于接收腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3以及足面测量装置4发来的各测量数据，并发送给网关嵌入式微处理器模块52；
所述网关嵌入式微处理器52用于计算行人步幅SL(j)，并存储于非易失存储模块53中；
所述非易失存储模块53用于存储来自网关嵌入式微处理器52的测量数据以及步幅计算结果；
所述显示模块54用于显示非易失存储模块53中的步幅计算结果；
所述以太网通信模块55用于将各测量数据以及步幅计算结果从网关5中传输至PC机中。
如图2所示，本发明的一种行人步幅测量方法，该方法采用行人步幅测量系统测量行人步幅，其步骤为：
(1).首先将腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3、足面测量装置4分别安装于行人腰部、大腿部位、小腿部位以及足面部；腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3、足面测量装置4测量并记录行人步行过程中的腰部、大腿部、小腿部和足面的旋转角速度数据和加速度数据；腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3、足面测量装置4将各装置测得的旋转角速度数据和加速度数据发送给网关5，网关5将各装置测得的旋转角速度数据和加速度数据存储于非易失存储器53中；
(2).设置初始化路面类型R(j)，当j为0时，R(0)＝1，表示行人开始步行时路面类型为水平路面；当R(j)＝1时表示路面类型为水平路面，当R(j)＝-1时表示路面类型为斜坡路面，j行人表示行人步态周期序号，LA1A2为1行人大腿长度，LA2A3为小腿长度，LA3A4为足面长度；
(3).采用网关5中的网关嵌入式微处理器52的测量数据，计算行人第j个步态周期期间的步频F(j)；
(4).采用行人路面识别算法计算路面类型R(j)；
(5)根据步骤(3)所述的第j个步态周期的步频F(j)和步骤(4)所述的路面类型R(j)，设置第j个步态周期行人步频的平均方差δF，判断是否需要重新计算行人步幅，其具体方法为：
当第j个步态周期期间的步频F(j)与第(j-1)个步态周期期间的步频F(j-1)的平均方差小于或等于第j个步态周期行人步频步态周期平均方差δF，且第j个步态周期期间的路面类型R(j)与第(j-1)个步态周期期间的路面类型R(j-1)相等时，即，当|F(j)-F(j-1)|≤δF，且R(j)＝R(j-1)时，说明第j个步态周期和第(j-1)个步态周期行人所处的路面类型和步频均未发生变化，可以推出第j个步态周期和第(j-1)个步态周期行人的步幅也未发生变化，因此行人第j个步态周期和第(j-1)个步态周期的步长相等，即SL(j)＝SL(j-1)，因此已完成步幅计算，返回步骤(3)，直到下一步态周期重新计算行人步幅；
当第j个步态周期期间的步频F(j)与第(j-1)个步态周期期间的步频F(j-1)的平均方差大于第j个步态周期行人步频步态周期平均方差δF，或第j个步态周期期间的路面类型R(j)与第(j-1)个步态周期期间的路面类型R(j-1)的不同时，即，当|F(j)-F(j-1)|＞δF或R(j)＝-R(j-1)时，则说明第j个步态周期和第(j-1)个步态周期之间行人的步频已经发生了变化或者所处的路面类型已经发生了变化，行人第j个步态周期和第(j-1)个步态周期的步长已经不相等，需要通过步骤(6)计算行人的步幅；
其中，δF表示第j个步态周期行人步频步态周期平均方差，该平均方差计算式为：
(6).采用网关嵌入式微处理器52计算行人水平路面步幅和斜坡路面步幅，其具体如下：
当路面类型R(j)＝1时，计算行人水平路面步幅，记为SL(j)，计算式如下：
当路面类型R(j)＝-1时，计算斜坡路面步幅，记为SL(i)，计算式如下：
式(2)和式(3)中，LA1A2表示行人大腿长度，LA2A3表示小腿长度，LA3A4表示行人足面长度，sf表示行人足底长度；θ1(j)表示通过网关5中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时后腿的髋关节角度；θ2(j)表示通过网关5中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时后腿的膝关节角度；θ3(j)表示通过网关5中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时后腿的踝关节角度；φ1(j)表示通过网关5中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时前腿的髋关节角度，φ2(j)表示第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时前腿的膝关节角度；θ3(tm(j))表示通过网关5中接收到的第j个步态周期中行人处于单脚支撑期时支撑腿的踝关节角度，tm(j)表示第j个步态周期中行人处于单脚支撑期的采用时刻，θ3(tm(0))表示通过网关5中接收到的初始步态周期中行人的踝关节角度；
(7).输出步频SL(j)，重复步骤(3)至步骤(7)计算下一步态周期的行人步幅。。
如图3所示，图中所述行人路面识别算法，其步骤为：
(1).采用式(4)计算第j个步态周期中行人处于单脚支撑期的测量数据采样时刻tm(j)
其中，k表示采样频率，n表示采样个数，为整数，且当式(4)成立时，tm(j)＝nk；Z(·)表示行人处于单脚支撑期时的目标函数；所述行人处于单脚支撑期时的目标函数Z(·)，其具体形式为：
Z(t)＝sin2θ1(t)+sin2θ2(t) (5)
其中，θ1(t)表示t时刻行人髋关节角度，θ2(t)表示t时刻行人膝关节角度，θ1(t)和θ2(t)通过存储于非易失存储模块53中的腰部测量装置1、大腿部测量装置2以及小腿部测量装置3的旋转角速度数据以及加速度数据进行计算；
(2).确定路面类型：采用式(6)和式(7)计算
当θ3(tm(j))-θ3(tm(j-1))≤δθ3(tm)时，R(j)＝R(j-1) (6)
当θ3(tm(j))-θ3(tm(j-1))＞δθ3(tm)时,R(j)＝-R(j-1) (7)
其中，θ3(tm(j))表示tm(j)时刻行人踝关节角度，θ3(tm(j))通过tm(j)时刻存储于非易失存储模块53中的小腿部测量装置3以及足面测量装置4的旋转角速度数据以及加速度数据进行计算；δθ3(tm)表示稳定步态下踝关节微小偏移角，δθ3(tm)是关于第j-1个步态周期的步幅SL(j-1)的函数；R(j)表示第j个步态周期的路面类型；
(3).输出路面类型R(j)。

Claims (1)

1.一种行人步幅测量系统，它包括腰部测量装置(1)、大腿部测量装置(2)、小腿部测量装置(3)、足面测量装置(4)以及网关(5)，其中，腰部测量装置(1)、大腿部测量装置(2)、小腿部测量装置(3)以及足面测量装置(4)分别用于测量步态周期期间行人步态的各个测量数据，通过无线通信将各个测量数据发送至网关(5)并传输至PC机，其特征在于：
所述的腰部测量装置(1)安装于行人腰部位置，腰部测量装置(1)包括腰部三轴微陀螺(11)、腰部三轴微加速度计(12)、腰部无线数据收发模块(13)、腰部嵌入式微处理器(14)，其中，腰部三轴微陀螺(11)和腰部三轴微加速度计(12)分别用于读取测量行人腰部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给腰部嵌入式微处理器(14)；腰部嵌入式微处理器(14)用于接收腰部三轴微陀螺(11)、腰部三轴微加速度计(12)的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；腰部无线数据收发模块(13)接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关(5)；
所述的大腿部测量装置(2)安装于行人大腿部位置，且包括大腿部三轴微陀螺(21)、大腿部三轴微加速度计(22)、大腿部嵌入式微处理器(23)、大腿部无线数据收发模块(24)，其中，大腿部三轴微陀螺(21)和大腿部三轴微加速度计(22)分别用于读取测量行人大腿部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给大腿部嵌入式微处理器(23)；大腿部嵌入式微处理器(23)用于接收大腿部三轴微陀螺(21)、大腿部三轴微加速度计(22)的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；大腿部无线数据收发模块(24)接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关(5)；
所述的小腿部测量装置(3)安装于行人小腿部位置，且包括小腿部三轴微陀螺(31)、小腿部三轴微加速度计(32)、小腿部嵌入式微处理器(33)、小腿部无线数据收发模块(34)，其中，小腿部三轴微陀螺(31)和小腿部三轴微加速度计(32)分别用于读取测量行人小腿部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给小腿部嵌入式微处理器(33)；小腿部嵌入式微处理器(33)用于接收小腿部三轴微陀螺(31)、小腿部三轴微加速度计(32)的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；小腿部无线数据收发模块(34)用于接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关(5)；
所述的足面测量装置(4)安装于行人足面位置，且包括足面三轴微陀螺(41)、足面三轴微加速度计(42)、足面嵌入式微处理器(43)、足面无线数据收发模块(44)，其中，足面三轴微陀螺(41)和足面三轴微加速度计(42)分别用于读取测量行人足面部的旋转角速度数据和加速度数据并传送给足面嵌入式微处理器(43)；足面嵌入式微处理器(43)用于接收足面三轴微陀螺(41)、足面三轴微加速度计(42)的测量的旋转角速度数据以及加速度数据；足面无线数据收发模块(44)用于接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发送给网关(5)；
所述的网关(5)用于计算行人的水平路面步幅SL(j)、斜坡路面步幅SL(i)，它将步幅计算结果发送至传输给PC机，该网关(5)包括网关无线数据收发模块(51)、网关嵌入式微处理器(52)、网关非易失存储模块(53)、网关显示模块(54)和网关以太网通信模块(55)，其中，
所述网关无线数据收发模块(51)用于接收腰部测量装置(1)、大腿部测量装置(2)、小腿部测量装置(3)以及足面测量装置(4)发来的各测量数据，并发送给网关嵌入式微处理器(52)；
所述网关嵌入式微处理器(52)用于计算行人步幅，并存储于网关非易失存储模块(53)中；
所述网关非易失存储模块(53)用于存储来自网关嵌入式微处理器(52)的测量数据以及步幅计算结果；
所述显示网关显示模块(54)用于显示网关非易失存储模块(53)中的步幅计算结果；
所述网关以太网通信模块(55)用于将各测量数据以及步幅计算结果从网关(5)中传输至PC机中；
所述网关嵌入式微处理器(52)用于计算行人水平路面步幅SL(j)和斜坡路面步幅SL(i)，具体如下：
计算行人水平路面步幅，记为SL(j)，计算式如下：
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计算斜坡路面步幅，记为SL(i)，计算式如下：
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式(1)和式(2)中，LA1A2表示行人大腿长度，LA2A3表示小腿长度，LA3A4表示行人足面长度，sf表示行人足底长度；θ1(j)表示通过网关(5)中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时后腿的髋关节角度；、θ2(j)表示通过网关(5)中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时后腿的膝关节角度；θ3(j)表示通过网关(5)中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时后腿的踝关节角度；φ1(j)表示通过网关(5)中接收到的第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时前腿的髋关节角度，φ2(j)表示第j个步态周期中行人处于步态双脚支撑期时前腿的膝关节角度；θ3(tm(j))表示通过网关(5)中接收到的第j个步态周期中行人处于单脚支撑期时支撑腿的踝关节角度，tm(j)表示第j个步态周期中行人处于单脚支撑期的采用时刻，θ3(tm(0))表示通过网关(5)中接收到的初始步态周期中行人的踝关节角度。
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