基于G-sensor的计步解决方案

基于G-sensor的计步解决方案

一、  计步模型特征

G-sensor可以检测三轴加速度（单位g），静止的时候只检测重力加速度一个

G;人在步行的时候，相对于运动姿态会产生相应方向加速度。

 

                                                     图1 步行姿态示意图

         如图1所示，步行的时候主要运动方向是前进方向和垂直方向，呈现周期性变化；

垂直方向：抬脚时，重心向上，加速度正向增加；两脚触地时，重心下移，加速度反向减少；

水平方向：抬脚时，加速度增加；收脚时，加速度减小。

         将三轴的加速度值合成一个加速度矢量，该值在步行时基本是正弦曲线变化规律，如图2所示；每隔一段时间都会产生峰谷值，通过对该加速度矢量的长度和方向的判断，来判断是否经过波峰或者波谷，通过峰峰值的计算以及加速度的阈值决策来实时计算步数。

         G-sensor参数：量程2g ;单位16384 LSB/g; 数据更新频率500Hz 。

图2 加速度采样值曲线

二、计步算法

实际步行中，加速度检测值会出现很多杂波干扰，需要通过算法来滤波去除干扰，获取真实有效的步态，进行步数累加计步。主要包含三部分：

获取原始数步伐时间窗：0.2s ~ 2s（最快步伐 和 最慢步伐时间）

 

计步算法处理过程分为三个部分：

         每隔1s钟轮询一次，判断是否产生有效步伐，将计步状态划分成一个个过程，产生一个时间戳，作为一个个计步过程记录保存下来。

停止计步：未检测到有效步伐则进入停止计步状态。

预计步  ：检测到有效步，但步数不超过一定步数（10步）。

正式计步：检测到的有效步超过一定步数，该步数数据才是有效累加的。

三、其他状态监测

         摔倒状态：正式计步状态下，重力加速度方向轴发生变化的时刻。

         疾跑状态：正式计步状态下，时间窗的周期明显增快很多的时刻。

                   正常成年人人跑步速度是10~ 15km/s ；走路速度是5 ~ 7km/s ；所以跑步时间窗大概是走路的2 ~ 3倍。