CN104949685B

CN104949685B - 能在多模式多部位实现精确计步的方法及其装置

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Publication number: CN104949685B
Application number: CN201510265047.5A
Authority: CN
Inventors: 邓伟廷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2018-04-27
Anticipated expiration: 2035-05-22
Also published as: CN104949685A

Abstract

一种能在多模式多部位实现精确计步的方法及其装置，其中装置包括依次电性连接的三个以上的加速度传感器、加速度合成模块、波形生成模块、滤波标记模块、波形面积标记模块和计步模块。本发明中的加速度合成模块和波形生成模块得到合成加速度和合成加速度波形图，在得到合成加速度波形图后，滤波标记模块和波形面积标记模块在合成加速度波形图标记有效零交叉点、有效运动周期和有效运动；通过使用三个以上的加速度传感器，无论被计步者将将计步装置佩戴在什么样的部位，在什么样的环境下做什么样的运动，都可以进行计步，具有使用方便、使用者可以佩戴在任何部位和在不同运动模式下都能进行精确计步等优点。

Description

能在多模式多部位实现精确计步的方法及其装置

技术领域

本发明涉及消费类应用电子技术领域，尤其涉及一种能在多模式多部位实现精确计步的方法及其装置。

背景技术

随着电子技术的发展，各种各样的电子设备被广泛用于人们的工作生活中，其中，计步装置就被用于计算人体步行或跑步的步数，供人们作为评估运动量多少的依据。计步装置不仅能够计测步数，还能够对不同的步态，如走路状态、跑步状态等进行检测。

现有的计步装置在使用的过程中，只能佩戴在人体的特定部位上，如人的手臂上或人的腿部上等，如果佩戴者将计步装置佩戴在人体其他部位上，那么计步装置就不能精确进行计步，给使用者带来了诸多不便。在使用时，佩戴者会先选定一个运动模式，如跑步模式、慢走模式和快走模式等等，然后佩戴者再进行与运动模式相匹配的运动，同时计步装置进行计步。例如佩戴者选择的运动模式是快走模式，在实际的运动中，当佩戴者快走一段时间后，往往会出现的情况是，被计步者慢走几步或者跑几步，而现有的计步装置却没有区分慢走和跑步，而是将慢走的这几步或者跑的这几步都进行记录，无法做到在什么样的运动模式下，只记录符合相应的运动模式的运动。

而且在运动的过程中，外界会产生一些杂波或噪声干扰并影响记录，现有的计步装置却没有滤过杂波或噪声功能，因此现有的计步装置会将这些杂波或噪声也进行记录。在记录时，往往会出现一些运动强度或运动总量没有达到运动模式的规定值，现有的计步装置却不能进行区分，而是对其进行计步，这样就造成了计步不准确，给使用者带来了极大的错觉和困扰。

发明内容

为了克服上述问题，本发明向社会提供一种使用方便、使用者可以佩戴在任何部位和在不同运动模式下都能进行精确计步的能在多模式多部位实现精确计步的方法及其装置。

本发明的一种技术方案是：提供一种能在多模式多部位实现精确计步的方法，包括：

B1、三个以上的加速度传感器采集被计步者在各自方向上的加速度；

B2、通过各自方向上的加速度得出合成加速度，所述合成加速度的运动方向与被计步者的运动方向垂直；

B3、根据合成加速度得出合成加速度波形图；

B4、在所述合成加速度波形图中，将经过横轴后加速度方向发生改变的零交叉点标记为有效零交叉点；将运动周期时间在运动模式的规定周期时间内的运动周期标记为有效运动周期；

B5、在所述合成加速度波形图中的运动周期内，计算波与横轴所围成的面积S，将面积S 在所述运动模式的规定值范围内的运动标记为有效运动；

B6、在所述合成加速度波形图中，从原点开始依次记录被标记的有效运动周期内和有效运动中的所述有效零交叉点的数量；所述有效零交叉点的数量为N，N 为大于等于2的整数，当N 为偶数时，则运动的步数为N/2 ；当N 为奇数时，则运动的步数为（N-1）/2。

作为对本发明的改进，三个以上的所述加速度传感器分别设置在第一轴向、第二轴向和第三轴向，所述第一轴向、所述第二轴向和所述第三轴向相互垂直。

作为对本发明的改进，在步骤B5 中，在一定时间内，当波与横轴所围成的面积S1小于所述运动模式的规定值范围时，则表示没有运动。

作为对本发明的改进，所述运动模式包括散步模式、跑步模式、快走模式、慢跑模式、登山模式、爬楼梯模式和躯干运动模式。

作为对本发明的改进，所述躯干运动模式包括挥手模式、踢腿模式、扭腰模式和摇头模式。

本发明的一种技术方案是：提供一种能在多模式多部位实现精确计步装置，包括依次电性连接的三个以上的加速度传感器、加速度合成模块、波形生成模块、滤波标记模块、波形面积标记模块和计步模块；

三个以上的所述加速度传感器用于采集各自方向上的加速度；

所述加速度合成模块通过各自方向上的加速度得出合成加速度，所述合成加速度的运动方向与被计步者的运动方向垂直；

所述波形生成模块根据合成加速度得出合成加速度波形图；

所述滤波标记模块用于：在所述合成加速度波形图中，将经过横轴后加速度方向发生改变的零交叉点标记为有效零交叉点；将运动周期时间在运动模式的规定周期时间内的运动周期标记为有效运动周期；

所述波形面积标记模块用于：在所述合成加速度波形图中的运动周期内，计算波与横轴所围成的面积S，将面积S 在所述运动模式的规定值范围内的运动标记为有效运动；

所述计步模块用于：在所述合成加速度波形图中，从原点开始依次记录被标记的有效运动周期内和有效运动中的所述有效零交叉点的数量；所述有效零交叉点的数量为N，N 为大于等于2 的整数，当N 为偶数时，则运动的步数为N/2 ；当N 为奇数时，则运动的步数为（N-1）/2。

作为对本发明的改进，所述波形面积标记模块还用于：在一定时间内，当波与横轴所围成的面积S1 小于所述运动模式的规定值范围时，则表示没有运动。

本发明中的加速度合成模块和波形生成模块分别得到合成加速度和合成加速度波形图，在得到合成加速度波形图后，滤波标记模块和波形面积标记模块在合成加速度波形图标记有效零交叉点、有效运动周期和有效运动；通过使用三个以上的加速度传感器，无论被计步者将将计步装置佩戴在什么样的部位，在什么样的环境下做什么样的运动，都可以得到合成加速度并进行计步；由于使用了滤波标记模块和波形面积标记模块，可以做到无论在什么样的运动模式下，只对符合相应的运动模式的运动和运动总量达到运动模式的规定值的运动进行计步，还可以对杂波或噪声进行过滤，具有使用方便、使用者可以佩戴在任何部位和在不同运动模式下都能进行精确计步等优点。

附图说明

图1 是本发明中的能在多模式多部位实现精确计步的方法的流程图。

图２是图1 中的合成加速度波形图。

图3 是本发明中的能在多模式多部位实现精确计步装置的方框示意图。

其中：1. 加速度传感器；2. 加速度合成模块；3. 波形生成模块；4. 滤波标记模块；5. 波形面积标记模块；6. 计步模块。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

请参见图1，图1 所示的是本发明中一种能在多模式多部位实现精确计步的方法的流程图，包括：

B3、根据合成加速度得出合成加速度波形图；

B4、在所述合成加速度波形图中，在所述合成加速度波形图中，将经过横轴后加速度方向发生改变的零交叉点标记为有效零交叉点；将运动周期时间在运动模式的规定周期时间内的运动周期标记为有效运动周期；

B5、在所述合成加速度波形图中的运动周期内，在纵轴的正半轴和负半轴上，计算波与横轴所围成的面积S，将面积S 在所述运动模式的规定值范围内的运动标记为有效运动；

在本方法中，三个以上的所述加速度传感器分别设置在第一轴向、第二轴向和第三轴向，所述第一轴向、所述第二轴向和所述第三轴向相互垂直，所述第一轴向、所述第二轴向和所述第三轴向是X 轴向、Y 轴向和Z 轴向。

在本方法中，当被计步者在斜面上运动时，则所述合成加速度的运动方向与斜面垂直；当被计步者在水平面上运动时，则所述合成加速度的运动方向与水平面垂直。在计步的过程，无论被计步者将采用这种计步方法的计步装置佩戴在什么样的部位，在什么样的环境下做什么样的运动，只要被计步者处于运动状态，那么就会在垂直运动的方向上产生所述合成加速度，被计步者在符合所述运动模式的情况下每运动一次，所述合成加速度就会形成一个运动周期，通过对所述合成加速度波形图的相关处理就会知道被计步者的运动状态并进行计步。

在本方法中，所述运动模式包括散步模式、跑步模式、快走模式、慢跑模式、登山模式、爬楼梯模式和躯干运动模式。所述躯干运动模式包括挥手模式、踢腿模式、扭腰模式和摇头模式。

在本方法的步骤B4 中，所述合成加速度的运动波形与横轴相交并且相交点的所述合成加速度为零，即零交叉点，当所述合成加速度经过所述有效零交叉点后运动方向发生改变，即正方向上的所述合成加速度经过所述有效零交叉点后变成负方向上的所述合成加速度，或者负方向上的所述合成加速度经过所述有效零交叉点后变成正方向上的所述合成加速度。当所述合成加速度经过零交叉点后运动方向没有发生改变，则此零交叉点为无效零交叉点，无效零交叉点在计数的过程中不用记录，无效零交叉点是受外界的干扰所产生的杂波，所述零交叉点在原点时则排除原点，即原点是无效零交叉点。请参见图2，图2 是合成加速度波形示意图，在图2 中，零交叉点T5、零交叉点T6 和零交叉点T7 为无效零交叉点，其余的零交叉点都为所述有效零交叉点。

在本方法的步骤B4 中，所述合成加速度的一个运动周期是指被计步者在运动时跨一步或运动一次所用的时间，有效运动周期是指被计步者在运动的过程中，其运动符合其选定的所述运动模式，即被计步者的所述合成加速度的运动周期在所述运动模式的规定周期时间内，所述运动模式的规定周期时间往往是一个时间段。例如，被计步者选定的所述运动模式是快走模式，在实际的运动中，由于疲惫，往往会出现的一种情况是，被计步者在快走一段时间后（快走时的所述合成加速度的运动周期是有效周期），被计步者慢走几步（慢走即散步），慢走时的合成加速度的运动周期大于所述快走模式的规定周期时间，那么在计步时，慢走时的所述合成加速度的运动周期是无效周期，计步时不用记录。

在实际的运动中，还会出现的另一种情况是，被计步者在快走一段时间后慢跑几步，慢跑时的所述合成加速度的运动周期小于所述快走模式的规定周期时间，那么在计步时，慢跑时的所述合成加速度的运动周期是无效周期，计步时不用记录。请参见图2，在图2中，T11 至T13，T13 至T15 是无效周期。而现有的计步装置所采用的计步方法都是不能做到如此的精确，都是笼统地计步，更无法做到在什么样的所述运动模式下，只对符合相应的所述运动模式的运动进行计步。

在本方法的步骤B5 中，波与横轴所围成的面积S 包括处于纵轴上半轴的面积S2和处于纵轴下半轴的面积S3，面积S 是指被计步者在所述合成加速度的方向上的运动总量，也可以是指运动强度。当面积S 在所述运动模式的规定值范围内的运动则为有效运动，有效运动包括面积S 刚好在所述运动模式的规定值的两端上的运动，被计步者处于有效运动时，是指被计步者的运动总量（运动强度）在所述运动模式的规定值的范围内，反之则是无效运动，请参见图2，在图2 中，T9 至T10 是无效运动。

采用这种方法的好处是，使一些符合所述有效零交叉点和有效运动周期，但是运动总量不符合所述运动模式的规定值的运动不被计步，从而达到精确的计步效果。而在现有的计步方法中，却没有做到这点，对一些运动总量没有达到所述运动模式规定的运动也进行计步，造成了极大的误差。

在本方法的步骤B5 中，在一定时间内，在纵轴的正半轴和负半轴上，当波与横轴所围成的面积S1 小于所述运动模式的规定总值时，则表示没有运动，面积S1 包括若干面积S。当波与横轴所围成的面积S1 大于所述运动模式的规定总值时，则表示运动强度大，已经超出了所述运动模式的规定总值，计步时不进行记录。

在本方法的步骤B6 中，只对有效运动周期和有效运动内的所述有效零交叉点进行计数，如果所述有效零交叉点的数量N 为8，则运动的步数为4 ；当N 为11 时，则运动的步数为5。

请参见图3，图3 所示的是本发明中一种能在多模式多部位实现精确计步装置，包括依次电性连接的三个以上的加速度传感器1、加速度合成模块2、波形生成模块3、滤波标记模块4、波形面积标记模块5 和计步模块6。

本实施例中，三个以上的所述加速度传感器1 用于采集各自方向上的加速度。

本实施例中，所述加速度合成模块2 通过各自方向上的加速度得出合成加速度，所述合成加速度的运动方向与被计步者的运动方向垂直。

本实施例中，所述波形生成模块3 根据合成加速度得出合成加速度波形图。

本实施例中，所述滤波标记模块4 用于：在所述合成加速度波形图中，将经过横轴后加速度方向发生改变的零交叉点标记为有效零交叉点；将运动周期时间在运动模式的规定周期时间内的运动周期标记为有效运动周期。

本实施例中，所述波形面积标记模块5 用于：在所述合成加速度波形图中的运动周期内，在纵轴的正半轴和负半轴上，计算波与横轴所围成的面积S，将面积S 在所述运动模式的规定值范围内的运动标记为有效运动。

本实施例中，所述计步模块6 用于：在所述合成加速度波形图中，从原点开始依次记录被标记的有效运动周期内和有效运动中的所述有效零交叉点的数量；所述有效零交叉点的数量为N，N 为大于等于2 的整数，当N 为偶数时，则运动的步数为N/2 ；当N 为奇数时，则运动的步数为（N-1）/2。

本实施例中，三个以上的所述加速度传感器1 分别设置在第一轴向、第二轴向和第三轴向，所述第一轴向、所述第二轴向和所述第三轴向相互垂直，所述第一轴向、所述第二轴向和所述第三轴向是X 轴向、Y 轴向和Z 轴向。

本实施例中，当被计步者在斜面上运动时，则所述合成加速度的运动方向与斜面垂直；当被计步者在水平面上运动时，则所述合成加速度的运动方向与水平面垂直。在所述计步模块6 的计步过程，无论被计步者将采用这种计步方法的计步装置佩戴在什么样的部位，在什么样的环境下做什么样的运动，只要被计步者处于运动状态，那么就会在垂直运动的方向上产生所述合成加速度，被计步者在符合所述运动模式的情况下每运动一次，所述合成加速度就会形成一个运动周期，通过对所述合成加速度波形图的相关处理就会知道被计步者的运动状态并进行计步。

本实施例中，所述运动模式包括散步模式、跑步模式、快走模式、慢跑模式、登山模式、爬楼梯模式和躯干运动模式。所述躯干运动模式包括挥手模式、踢腿模式、扭腰模式和摇头模式。所述运动模式的相关参数分别设置在所述滤波标记模块4 和所述波形面积标记模块5 中。

本实施例中，所述合成加速度的运动波形与横轴相交并且相交点的所述合成加速度为零，即零交叉点，当所述合成加速度经过所述有效零交叉点后运动方向发生改变，即正方向上的所述合成加速度经过所述有效零交叉点后变成负方向上的所述合成加速度，或者负方向上的所述合成加速度经过所述有效零交叉点后变成正方向上的所述合成加速度。当所述合成加速度经过零交叉点后运动方向没有发生改变，则此零交叉点为无效零交叉点，无效零交叉点在计数的过程中不用记录，无效零交叉点是受外界的干扰所产生的杂波，所述零交叉点在原点时则排除原点，即原点是无效零交叉点。所述滤波标记模块4 只标记所述有效零交叉点，不标记所述无效零交叉点。请参见图2，图2 是合成加速度波形示意图，在图2 中，零交叉点T5、零交叉点T6 和零交叉点T7 为无效零交叉点，其余的零交叉点都为所述有效零交叉点。

本实施例中，所述合成加速度的一个运动周期是指被计步者在运动时跨一步或运动一次所用的时间，有效运动周期是指被计步者在运动的过程中，其运动符合其选定的所述运动模式，即被计步者的所述合成加速度的运动周期在所述运动模式的规定周期时间内，所述运动模式的规定周期时间往往是一个时间段。无效运动周期是指被计步者在运动的过程中，其运动不符合其选定的所述运动模式，所述滤波标记模块4 只标记所述有效运动周期，不标记所述无效运动周期。

例如，被计步者选定的所述运动模式是快走模式，在实际的运动中，由于疲惫，往往会出现的一种情况是，被计步者在快走一段时间后（快走时的所述合成加速度的运动周期是有效周期），被计步者慢走几步（慢走即散步），慢走时的合成加速度的运动周期大于所述快走模式的规定周期时间，那么在所述计步模块6 进行计步时，慢走时的所述合成加速度的运动周期是无效周期，计步时不用记录。

[在实际的运动中，还会出现的另一种情况是，被计步者在快走一段时间后慢跑几步，慢跑时的所述合成加速度的运动周期小于所述快走模式的规定周期时间，那么在所述计步模块6 计步时，慢跑时的所述合成加速度的运动周期是无效周期，计步时不用记录。请参见图2，在图2 中，T11 至T13，T13 至T15 是无效周期。而现有的计步装置都是不能做到如此的精确，都是笼统地计步，更无法做到在什么样的所述运动模式下，只对符合相应的所述运动模式的运动进行计步。

本实施例中，波与横轴所围成的面积S 包括处于纵轴上半轴的面积S2 和处于纵轴下半轴的面积S3，面积S 是指被计步者在所述合成加速度的方向上的运动总量，也可以是指运动强度。当面积S 在所述运动模式的规定值范围内的运动则为有效运动，有效运动包括面积S 刚好在所述运动模式的规定值的两端上的运动。被计步者处于有效运动时，是指被计步者的运动总量（运动强度）在所述运动模式的规定值的范围内，反之则是无效运动，所述波形面积标记模块5 只标记有效运动，不标记无效运动。请参见图2，在图2 中，T9至T10 是无效运动。

采用所述波形面积标记模块5 的好处是，使一些符合所述有效零交叉点和有效运动周期，但是运动总量不符合所述运动模式的规定值的运动不被计步，从而达到精确的计步效果。而在现有的计步装置中，却没有做到这点，对一些运动总量没有达到所述运动模式规定的运动也进行计步，造成了极大的误差。

本实施例中，所述波形面积标记模块5 还用于：在一定时间内，在纵轴的正半轴和负半轴上，波与横轴所围成的面积S1 进行小于所述运动模式的规定总值时，则表示没有运动，面积S1 包括若干面积S。当波与横轴所围成的面积S1 大于所述运动模式的规定总值时，则表示运动强度大，已经超出了所述运动模式的规定总值，所述计步模块6 在计步时不进行记录。

本实施例中，所述计步模块6 只对所述滤波标记模块4 标记的有效运动周期和所述波形面积标记模块5 标记的有效运动中标记的所述有效零交叉点进行计数，如果所述有效零交叉点的数量N 为8，则运动的步数为4 ；当N 为11 时，则运动的步数为5。

Claims

1.一种能在多模式多部位实现精确计步的方法，其特征在于，包括：

B3、根据合成加速度得出合成加速度波形图；

B5、在所述合成加速度波形图中的运动周期内，计算波与横轴所围成的面积S，将面积S在所述运动模式的规定值范围内的运动标记为有效运动；

B6、在所述合成加速度波形图中，从原点开始依次记录被标记的有效运动周期内和有效运动中的所述有效零交叉点的数量；所述有效零交叉点的数量为N，N 为大于等于2 的整数，当N 为偶数时，则运动的步数为N/2 ；当N 为奇数时，则运动的步数为（N-1）/2。

2.根据权利要求1 所述的能在多模式多部位实现精确计步的方法，其特征在于：三个以上的所述加速度传感器分别设置在第一轴向、第二轴向和第三轴向，所述第一轴向、所述第二轴向和所述第三轴向相互垂直。

3.根据权利要求1 或2 所述的能在多模式多部位实现精确计步的方法，其特征在于：在步骤B5 中，在一定时间内，当波与横轴所围成的面积S1 小于所述运动模式的规定值范围时，则表示没有运动。

4.根据权利要求1 或2 所述的能在多模式多部位实现精确计步的方法，其特征在于：所述运动模式包括散步模式、跑步模式、快走模式、慢跑模式、登山模式、爬楼梯模式和躯干运动模式。

5.根据权利要求4 所述的能在多模式多部位实现精确计步的方法，其特征在于：所述躯干运动模式包括挥手模式、踢腿模式、扭腰模式和摇头模式。

6.一种能在多模式多部位实现精确计步装置，其特征在于：包括依次电性连接的三个以上的加速度传感器、加速度合成模块、波形生成模块、滤波标记模块、波形面积标记模块和计步模块；

三个以上的所述加速度传感器用于采集各自方向上的加速度；所述加速度合成模块通过各自方向上的加速度得出合成加速度，所述合成加速度的运动方向与被计步者的运动方向垂直；

所述波形生成模块根据合成加速度得出合成加速度波形图；

7.根据权利要求6 所述的能在多模式多部位实现精确计步装置，其特征在于：三个以上的所述加速度传感器分别设置在第一轴向、第二轴向和第三轴向，所述第一轴向、所述第二轴向和所述第三轴向相互垂直。

8.根据权利要求6 或7 所述的能在多模式多部位实现精确计步装置，其特征在于：所述波形面积标记模块还用于：在一定时间内，当波与横轴所围成的面积S1 小于所述运动模式的规定值范围时，则表示没有运动。

9.根据权利要求6 或7 所述的能在多模式多部位实现精确计步装置，其特征在于：所述运动模式包括散步模式、跑步模式、快走模式、慢跑模式、登山模式、爬楼梯模式和躯干运动模式。

10.根据权利要求9 所述的能在多模式多部位实现精确计步装置，其特征在于：所述躯干运动模式包括挥手模式、踢腿模式、扭腰模式和摇头模式。