一种基于加速传感器的记步与行为识别方法

摘要

本发明公开了一种基于加速传感器的记步与运动行为识别方法，其特征在于，本方法所采用的传感器的放置方式为：脚向前的方向为X轴正方向，向左的方向为Y轴的正方向，抬脚方向为Z轴的负方向，同时，由于人体运动的时候X轴方向位移比较大，加速度变化也比较明显而且有很明显周期性；因此，只要设定合理的阈值就可以识别出运动的步数和识别运动行为；本发明借助于平滑滤波和卡尔曼滤波，使波形更加光滑减少误差，使得系统能够实时准确地记步；同时，还能够准确地区分出人的各种运动；其次，能够实时计算出各种各种运动的步数；再次，对系统的计算能要求不是很高，普通配置的手机或者通用单片机（MCU）即可完成运算。

主权项

一种基于加速传感器的记步与行为识别方法，其特征在于，本方法所采用的传感器的放置方式为：脚向前的方向为X轴正方向，向左的方向为Y轴的正方向，抬脚方向为Z轴的负方向，同时，由于人体运动的时候X轴方向位移比较大，加速度变化也比较明显而且有很明显周期性；因此，只要设定合理的阈值就可以识别出运动的步数；通过采集大量数据样本发现当X轴的加速度人体在运动时其加速度一定会大于一个阈值Ax，当加速度从小于Ax变到Ax以上，然后再由Ax以上变到Ax一下刚好对应人体抬脚和落脚动作，即识别出人体运动了一步，由于受到传感器存在一些误差，可能出现在一步内出现多个点的加速度在Ax附近徘徊，通过相应的方式计算就会出现多计算步数的情况，为了排除这种情况，根据人体最大的运动速度推算，人在一秒钟运动的步数不会超过5步，设传感器的采样率为25Hz，那么在25个采样点内计算的步数不能多余5步，由于传感器只放在一只鞋子内，人体运动5步时，其实一只脚最多运动了3步，所以1秒内的计算出的步数不能超过3步，因此可以推算出人运动一步至少要大于8有个采样点，根据这个规则去除那些因误差而多计算出的步数，从而精确计算步数，具体步骤如下：步骤一：通过智能鞋把采集到的加速度实时发送给手机或者传送给通用单片机（MCU）；步骤二：将采集到的数据进行平滑滤波和卡尔曼滤波，使波形更加光滑减少误差；步骤三：对平滑滤波后的数据进行分析计算出运动的步数；步骤四：对卡尔曼滤波后的数据切分出每一步的波形，分析波形的特征值，确认出人体运动状态；步骤五：通过对两种数据的融合即可分析出人体各种运动状态的步数；通过对人体运动时加速度波形的进行分析，可以看出每一种运动的波形都存在着相应的周期性，而且在一个周期内不同运动的波形是不一样的，我们对波形的特征值加以区分就可以区分出每一种运动。