CN105495838A - 计步鞋使用控制方法、计步控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计步鞋及其使用控制方法、计步控制方法，该计步鞋包括鞋底和鞋帮，所述鞋底后跟部内侧设置有容置腔，该容置腔内设置有计步控制器，所述计步控制器包括控制器模块，所述控制器模块的输入端连接有传感器模块和开关模块，所述控制器模块的输出端连接有人机交互模块、通信模块、接口模块以及加热模块，所述控制器模块还连接有存储模块和太阳能充电模块。本发明通过在鞋子内集成计步模块，可以实现计步功能、体重检测功能、环境监测功能、太阳能供电以及加热功能，从而大大扩展了传统鞋单一的功能，并通过新型计步控制方法，确保计步数据的准确性和快速性。
Description
技术领域
本发明涉及一种计步鞋，具体涉及一种计步鞋使用控制方法、计步控制方法。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对于健康的重视程度也越来越高。对于喜欢步行或跑步的人来说，计步器无疑是不可缺少的装备，人们用它来记录步数、消耗的卡路里等参数。但随着技术的进步，传统的计步器中逐渐加入了其他功能，如音乐、广播等娱乐功能。但此类计步器的功能较单一，加入的娱乐等功能并不能增加计步器作为健康监测产品的多功能性，并且，记录到计步器中的数据通常只提供给用户作为运动量大小的参考，并不能对用户其他健康参数作为参考。
我们知道，鞋的主要作用是支撑人体足部活动，所以如何让人们穿着舒服是当今发展的主流；但随着人们生活节奏的加快，人类的体力活动越来越少，由于缺少运动使很多人的身体处于亚健康状态。目前，鞋在设计上都没有把可以计算人们运动量一些功能设计上去，所以人们都难知道自己一天走路走了多少，大体消耗了多少能量。
走路模式一般包括五种运动：静止、步行、上楼、下楼、跑步。在计步处理时，如果能够有效区分不同走路状态，必然提高计步的精确度。一般来说，跑步与其他走路状态在步频和能量消耗上都存在显著差异。快速准确地识别跑步与其他走路状态，能够提高步态计数和运动消耗能量计算时的准确度。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种通过在鞋子内集成计步模块，可以实现计步功能、体重检测功能、环境监测功能、太阳能供电以及加热功能，从而大大扩展了传统鞋单一的功能，并通过新型计步控制方法，确保计步数据的准确性和快速性的计步鞋使用控制方法、计步控制方法。
技术方案：本发明所述的一种计步鞋的使用控制方法，其特征在于：包括：
(1)计步功能：通过内置的传感器可以实时监测用户的步数情况，并根据每天的步数情况进行处理分析，最终可以显示曲线图以及每天消耗的卡路里情况；而用户也可以通过人机交互和智能终端实时查看步数情况和进行清除操作；
(2)体重检测功能：通过鞋底的压力传感器监测用户的体重情况，并根据每天的体重情况进行处理分析，最终可以显示曲线图以及根据体重和身高分析用户的健康程度；而用户也可以通过人机交互和智能终端实时查看体重情况和进行清除操作；
(3)环境监测功能：通过内部设置的温度以及各传感器实时监测环境情况，并根据每天的环境参数进行处理分析，最终可以显示曲线图以及根据温度、湿度等情况分析用户是否利于进行户外运动；而用户也可以通过人机交互和智能终端实时查看当前环境以及以往的环境情况，并进行清除操作；
(4)太阳能供电功能：通过柔性太阳能电池板进行充电，当用户在户外运动或进行晒干时，可以进行充电；
(5)加热功能：进行鞋底加热，这样可以快速保持一定的温度值，保持脚底的温暖。
上述一种计步鞋的计步控制方法，包括如下步骤：
采集脚步运动时的加速度信号，所述加速度信号包括第一敏感轴信号和第二敏感轴信号；
根据之前步态的运动状态，选择所述第一敏感轴信号和第二敏感轴信号之一作为当前步态的识别信号；以及基于之前步态所预先设定的动态阈值，通过判断所述当前步态的识别信号的波峰段和波谷段之间的转换来确定当前步态是否为完整步态；
根据当前步态的时间长度和峰峰值判断当前步态是否为有效步态，并相应地计步；
如果当前未进行运动状态判断的所述加速度信号的时间长度满足第一预定时间，则结合所述第一敏感轴信号和第二敏感轴信号来判断所述第一预定时间内的运动状态；
如果当前步态的时间长度达到第二预定时间，则舍弃当前步态的步态参数，初始化所述步态参数，开始下一步态的识别
进一步的，所述第一预定时间内的运动状态的判断包括以下三个判断：
第一判断：判断所述第二敏感轴信号的最大变化量是否大于第一阈值；
第二判断：判断所述第一敏感轴信号、第二敏感轴信号的最大变化量之和是否大于第二阈值；
第三判断：判断所述第二敏感轴信号的最大值和最小值的均值的绝对值是否大于第三阈值；
其中，如果上述三个判断的结果均是前者大于后者，则判断所述第一预定时间内的运动状态为跑步状态，否则为其他走路状态。
上述的一种计步鞋，包括鞋底和鞋帮，所述鞋底后跟部内侧设置有容置腔，该容置腔内设置有计步控制器，所述计步控制器包括控制器模块，所述控制器模块的输入端连接有传感器模块和开关模块，所述控制器模块的输出端连接有人机交互模块、通信模块、接口模块以及加热模块，所述控制器模块还连接有存储模块和太阳能充电模块。
进一步的，所述传感器模块包括压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及加速度传感器。
进一步的，所述压力传感器设有若干个，且分布设置在鞋底。
进一步的，所述开关模块包括电源开关、手动清除开关、复位开关和加热开关。
进一步的，所述人机交互模块采用触摸式显示屏，且设置在鞋边上；所述人机交互模块上集成有功能选择按钮、查看按钮、输入键盘。
进一步的，所述通信模块采用无线通讯模块，该通信模块与智能终端进行数据相互通讯。
进一步的，所述阳能充电模块连接有柔性太阳能电池板，所述柔性太阳能电池板设置在鞋子表面。
有益效果：本发明通过在鞋子内集成计步模块，可以实现计步功能、体重检测功能、环境监测功能、太阳能供电以及加热功能，从而大大扩展了传统鞋单一的功能，并通过新型计步控制方法，确保计步数据的准确性和快速性。
附图说明
图1为本发明的鞋底结构示意图；
图2为本发明的控制电路原理框图；
图3为本发明的计步控制流程图。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种计步鞋，包括鞋底1和鞋帮，所述鞋底1后跟部内侧设置有容置腔3，该容置腔3内设置有计步控制器，所述计步控制器包括控制器模块，所述控制器模块的输入端连接有传感器模块和开关模块，所述控制器模块的输出端连接有人机交互模块4、通信模块、接口模块以及加热模块，所述控制器模块还连接有存储模块和太阳能充电模块。
作为上述技术方案的进一步优化：
进一步的，所述传感器模块包括压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及加速度传感器。
进一步的，所述压力传感器设有若干个，且分布设置在鞋底。
进一步的，所述开关模块包括电源开关、手动清除开关、复位开关和加热开关。
进一步的，所述人机交互模块4采用触摸式显示屏，且设置在鞋边上；所述人机交互模块4上集成有功能选择按钮、查看按钮、输入键盘。
进一步的，所述通信模块采用无线通讯模块，该通信模块与智能终端进行数据相互通讯。
进一步的，所述阳能充电模块连接有柔性太阳能电池板，所述柔性太阳能电池板设置在鞋子表面。
一种计步鞋的使用控制方法，包括：
(1)计步功能：通过内置的传感器可以实时监测用户的步数情况，并根据每天的步数情况进行处理分析，最终可以显示曲线图以及每天消耗的卡路里情况；而用户也可以通过人机交互和智能终端实时查看步数情况和进行清除操作；
(2)体重检测功能：通过鞋底的压力传感器监测用户的体重情况，并根据每天的体重情况进行处理分析，最终可以显示曲线图以及根据体重和身高分析用户的健康程度；而用户也可以通过人机交互和智能终端实时查看体重情况和进行清除操作；
(3)环境监测功能：通过内部设置的温度以及各传感器实时监测环境情况，并根据每天的环境参数进行处理分析，最终可以显示曲线图以及根据温度、湿度等情况分析用户是否利于进行户外运动；而用户也可以通过人机交互和智能终端实时查看当前环境以及以往的环境情况，并进行清除操作；
(4)太阳能供电功能：通过柔性太阳能电池板进行充电，当用户在户外运动或进行晒干时，可以进行充电；
(5)加热功能：进行鞋底加热，这样可以快速保持一定的温度值，保持脚底的温暖。
如图3所示，一种计步鞋的计步控制方法，包括如下步骤：
采集脚步运动时的加速度信号，所述加速度信号包括第一敏感轴信号和第二敏感轴信号；
根据之前步态的运动状态，选择所述第一敏感轴信号和第二敏感轴信号之一作为当前步态的识别信号；以及基于之前步态所预先设定的动态阈值，通过判断所述当前步态的识别信号的波峰段和波谷段之间的转换来确定当前步态是否为完整步态；
根据当前步态的时间长度和峰峰值判断当前步态是否为有效步态，并相应地计步；
如果当前未进行运动状态判断的所述加速度信号的时间长度满足第一预定时间，则结合所述第一敏感轴信号和第二敏感轴信号来判断所述第一预定时间内的运动状态；
如果当前步态的时间长度达到第二预定时间，则舍弃当前步态的步态参数，初始化所述步态参数，开始下一步态的识别
进一步的，所述第一预定时间内的运动状态的判断包括以下三个判断：
第一判断：判断所述第二敏感轴信号的最大变化量是否大于第一阈值；
第二判断：判断所述第一敏感轴信号、第二敏感轴信号的最大变化量之和是否大于第二阈值；
第三判断：判断所述第二敏感轴信号的最大值和最小值的均值的绝对值是否大于第三阈值；
其中，如果上述三个判断的结果均是前者大于后者，则判断所述第一预定时间内的运动状态为跑步状态，否则为其他走路状态。
其中，第一阈值和第二阈值均为对人体运动数据分析得到的。慢走时的加速度变化值较小，而快走和跑步状态下的加速度变化值均较大。结合判断条件1和判断条件2，可以区分慢走与快走跑步。在判断条件1和判断条件2的前提下，对于判断条件3，因人体运动过程中第二敏感轴加速度周期性呈现出的峰谷变化，其第二敏感轴加速度的最大值和最小值的均值，近似于该轴加速度信号的平均值。快速走路时，第二敏感轴加速度数据记录手臂前后摆动时前后方向的加速度，此时的第二敏感轴数据不含有重力加速度信号，在0g附近周期性的峰谷变化；而跑步时，第二敏感轴加速度方向与垂直方向接近，该轴加速度融合了重力加速度，其平均值的绝对值在1g附近。因此，若第二敏感轴加速度信号的最大值和最小值的平均值在0g附近，说明当前运动状态为快走状态，若平均值的绝对值在1g附近，说明当前运动状态为跑步状态，从而有效区分快走与跑步。综上知，第三阈值是一个介于0g和1g之间的数值。其中，上述的0g或1g中，g表示重力加速度。
该方法能够有效区分正常走、快走和跑步这三种状态。运动状态的正确判断，将有助于步态识别时的动态阈值设定，从而提高计步准确率。
此外，本公开还涉及一种对应于上述步态控制方法的步态识别装置，其可以直接由相应的功能装置实现，例如可以包括：
采集装置，其采集脚部运动时的加速度信号，所述加速度信号包括第一敏感轴信号和第二敏感轴信号；
选择装置，其根据之前步态的运动状态，选择所述第一敏感轴信号和第二敏感轴信号之一作为当前步态的识别信号；以及
判断装置，其基于之前步态所预先设定的动态阈值，通过判断所述当前步态的识别信号的波峰段和波谷段之间的转换来确定当前步态是否为完整步态。
根据该步态识别装置的示例，所述判断装置可以进一步被配置成根据当前步态的时间长度和峰峰值判断当前步态是否有效，并相应地计步。
本领域技术人员还将理解，上述步态识别装置包括但不限于上面描述的结构。同样地，上面步态识别方法中所描述的方法特征均可以由步态识别装置中的相应装置所实现，由此可以实现上述步态识别方法所实现的所有技术效果。
Claims (10)
1.一种计步鞋的使用控制方法，其特征在于：包括：
(1)计步功能：通过内置的传感器可以实时监测用户的步数情况，并根据每天的步数情况进行处理分析，最终可以显示曲线图以及每天消耗的卡路里情况；而用户也可以通过人机交互和智能终端实时查看步数情况和进行清除操作；
(2)体重检测功能：通过鞋底的压力传感器监测用户的体重情况，并根据每天的体重情况进行处理分析，最终可以显示曲线图以及根据体重和身高分析用户的健康程度；而用户也可以通过人机交互和智能终端实时查看体重情况和进行清除操作；
(3)环境监测功能：通过内部设置的温度以及各传感器实时监测环境情况，并根据每天的环境参数进行处理分析，最终可以显示曲线图以及根据温度、湿度等情况分析用户是否利于进行户外运动；而用户也可以通过人机交互和智能终端实时查看当前环境以及以往的环境情况，并进行清除操作；
(4)太阳能供电功能：通过柔性太阳能电池板进行充电，当用户在户外运动或进行晒干时，可以进行充电；
(5)加热功能：进行鞋底加热，这样可以快速保持一定的温度值，保持脚底的温暖。
2.根据权利要求1所述的一种计步鞋的计步控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
采集脚步运动时的加速度信号，所述加速度信号包括第一敏感轴信号和第二敏感轴信号；
根据之前步态的运动状态，选择所述第一敏感轴信号和第二敏感轴信号之一作为当前步态的识别信号；以及基于之前步态所预先设定的动态阈值，通过判断所述当前步态的识别信号的波峰段和波谷段之间的转换来确定当前步态是否为完整步态；
根据当前步态的时间长度和峰峰值判断当前步态是否为有效步态，并相应地计步；
如果当前未进行运动状态判断的所述加速度信号的时间长度满足第一预定时间，则结合所述第一敏感轴信号和第二敏感轴信号来判断所述第一预定时间内的运动状态；
如果当前步态的时间长度达到第二预定时间，则舍弃当前步态的步态参数，初始化所述步态参数，开始下一步态的识别。
3.根据权利要求2所述的一种计步鞋的计步控制方法，其特征在于：所述第一预定时间内的运动状态的判断包括以下三个判断：
第一判断：判断所述第二敏感轴信号的最大变化量是否大于第一阈值；
第二判断：判断所述第一敏感轴信号、第二敏感轴信号的最大变化量之和是否大于第二阈值；
第三判断：判断所述第二敏感轴信号的最大值和最小值的均值的绝对值是否大于第三阈值；
其中，如果上述三个判断的结果均是前者大于后者，则判断所述第一预定时间内的运动状态为跑步状态，否则为其他走路状态。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种计步鞋，其特征在于：包括鞋底(1)和鞋帮，所述鞋底(1)后跟部内侧设置有容置腔(3)，该容置腔(3)内设置有计步控制器，所述计步控制器包括控制器模块，所述控制器模块的输入端连接有传感器模块和开关模块，所述控制器模块的输出端连接有人机交互模块(4)、通信模块、接口模块以及加热模块，所述控制器模块还连接有存储模块和太阳能充电模块。
5.根据权利要求4所述的一种计步鞋，其特征在于：所述传感器模块包括压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及加速度传感器。
6.根据权利要求5所述的一种计步鞋，其特征在于：所述压力传感器设有若干个，且分布设置在鞋底。
7.根据权利要求4所述的一种计步鞋，其特征在于：所述开关模块包括电源开关、手动清除开关、复位开关和加热开关。
8.根据权利要求4所述的一种计步鞋，其特征在于：所述人机交互模块(4)采用触摸式显示屏，且设置在鞋边上；所述人机交互模块(4)上集成有功能选择按钮、查看按钮、输入键盘。
9.根据权利要求4所述的一种计步鞋，其特征在于：所述通信模块采用无线通讯模块，该通信模块与智能终端进行数据相互通讯。
10.根据权利要求4所述的一种计步鞋，其特征在于：所述阳能充电模块连接有柔性太阳能电池板，所述柔性太阳能电池板设置在鞋子表面。
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