一种基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法，该方法采用低成本的MEMS惯性测量单元作为核心部件，该惯性测量单元包括一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪。首先在不影响用户正常行走的条件下将该惯性测量单元固定于足部，并利用上位机对该测量单元进行初始校准；其次利用上位机采集用户在行走过程中该测量单元输出的加速度和角速度信号，并对采集到的信号进行低通滤波处理；然后对滤波后的信号求取自适应阈值；最后通过将上述的自适应阈值作为检测步数的条件来实现步数的检测。本发明专利技术实现基于低成本MEMS惯性测量单元的行人步数检测，适用于基于MEMS惯性测量单元的个人健康数据监测以及行人导航系统领域。

An adaptive step number detection method for multi-source information based on MEMS inertial measurement unit

The invention discloses a method for adaptive detection of multi-source information step MEMS inertial measurement unit based on the number, the method adopts MEMS low cost inertial measurement unit as the core component, the inertial measurement unit includes a three axis accelerometer and a three axis gyro. At first, the user does not affect normal walking under the condition of the inertial measurement unit is fixed on the foot, and the initial calibration of the measuring unit with computer; secondly, in the process of walking the measuring unit output acceleration and angular velocity signal by using the PC user acquisition, and the acquired signals are low pass filter; the filtered signal is then obtained by adaptive threshold; finally the adaptive threshold detection as a detection step to realize the number of steps. The invention realizes pedestrian step detection based on a low-cost MEMS inertial measurement unit, and is suitable for monitoring personal health data based on an MEMS inertial measurement unit and a pedestrian navigation system field.

【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法
本专利技术涉及一种基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法，可以应用在与用户的步态特性相对应地高精度地检测个人健康数据以及行人导航系统领域。
技术介绍
随着国民生活水平不断提高，对个人健康日益关注，健康、运动与医疗市场需求大增，基于MEMS惯性传感器的可穿戴设备已经由概念走入了人们的日常生活，可穿戴设备将各类传感、识别、连接和云服务等技术综合嵌入到人们的眼睛、戒指、手表、手环、服装及鞋袜等日常穿戴的设备中，来实现用户五感能力拓展、生活管家、社交娱乐、健康监测等功能。以往，提出了只利用加速度传感器检测步数的计步方法。对于一般步行、快走、跑步等步行方式，该计步方法根据加速度信号波形的极大值及极小值来检测一步，并对步数进行计数。但是，对于用户来说，存在由于受伤、走路脚擦地皮地步行、紧急环境下运动状态不规则等情况，针对这种步行方式单纯的依靠加速度信号来检测步数存在很大的误差。然而，作为计测用户的步数的技术，不仅需要对于一般的步行、快走、跑步等步行方式要能够实现精确地检测步数，而且需要能够在特殊的运动方式下精确地检测步数，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法，其特征在于，该方法步骤如下：步骤(1)、首先在不影响用户正常行走的条件下，将MEMS惯性测量单元固定于用户足部，所述MEMS惯性测量单元包括一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪，并对该测量单元进行初始化；步骤(2)、通过上位机采集用户运动过程中置于足部的MEMS惯性测量单元输出的加速度信号和角速度信号，并对采集到的加速度信号和角速度信号分别进行低通滤波处理；步骤(3)、通过设定一个固定的时间间隔作为滑动时间窗口，然后通过求滑动时间窗口内加速度信号和角速度信号均值的方法实现对滤波后的加速度和角速度信号自适应阈值的获取；步骤(4)、将步骤(3)...

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法，其特征在于，该方法步骤如下：步骤(1)、首先在不影响用户正常行走的条件下，将MEMS惯性测量单元固定于用户足部，所述MEMS惯性测量单元包括一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪，并对该测量单元进行初始化；步骤(2)、通过上位机采集用户运动过程中置于足部的MEMS惯性测量单元输出的加速度信号和角速度信号，并对采集到的加速度信号和角速度信号分别进行低通滤波处理；步骤(3)、通过设定一个固定的时间间隔作为滑动时间窗口，然后通过求滑动时间窗口内加速度信号和角速度信号均值的方法实现对滤波后的加速度和角速度信号自适应阈值的获取；步骤(4)、将步骤(3)中获取到的自适应加速度阈值与自适应角速度阈值作为步数检测的条件，并判断当前时刻的加速度和角速度信号是否满足步数检测条件；步骤(5)、如果步骤(4)判定的结果为“是”，则当前检测到的步数有效，计步值加1，并进一步判断是否处理完所有信号，如果判定结果也为“是”则结束，否则读取下一时刻的信号，继续处理；反之如果步骤(4)判定的结果为“否”则进一步判断是否处理完所有信号，如果判定结果为“是”则结束，但如果判定结果为“否”则返回继续执行步骤(2)至步骤(5)，直至处理完所有信号结束。2.根据权利要求1所述的基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中对MEMS惯性测量单元进行初始化是指利用上位机对三轴加速度计和三轴陀螺仪进行初始校准。3.根据权利要求1所述的基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法，其特征在于：所述步骤(3)中通过求滑动时间窗口内加速度和角速度信号均值的方法实现对滤波后的加速度和角速度信号自适应阈值的获取的实现步骤如下：步骤a.自适应加速度上阈值是通过求取...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱庄生，张雨龙，李驰，叶文，袁学忠，王世博，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11