一种步伐分割检测方法技术

本发明专利技术公开了一种步伐分割检测方法，属于步伐检测领域。所述方法包括：在状态机状态为静止时，获取陀螺仪信号和加速度信号；根据陀螺仪信号的差分混合度量值更新所述运动噪声水平；根据运动噪声水平确定运动判定阈值；判断陀螺仪信号的采样值与运动判定阈值的大小；当陀螺仪信号的采样值大于运动判定阈值时，将状态机状态切换为迈步；在状态机状态为迈步时，判断陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和加速度测信号的波形图是否存在有效尖峰；当存在有效尖峰时，将状态机状态切换为触地；在状态机状态为触地时，判断陀螺仪信号的采样值与运动判定阈值的大小，当陀螺仪信号的采样值小于运动判定阈值时，将状态机状态切换为结束。

【技术实现步骤摘要】
一种步伐分割检测方法
本专利技术涉及步伐检测
，特别涉及一种步伐分割检测方法。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，人们越来越注重自己的健康。例如，人们会在空闲时通过跑步来增加身体素质。另一方面，由于各种跑步软件的发展，人们可以通过跑步软件来记录自己跑步的路程、速度、步数等信息。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：目前跑步软件通常只能记录用户跑步的步数，只能应用于日常生活需要，而对于一些对专业领域而言，这些数据完全不能满足需求，例如战术作战中的人员状态检测。
技术实现思路
为了解决现有技术中跑步软件不能满足专业领域需求的问题，本专利技术实施例提供了一种步伐分割检测方法。所述技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种步伐分割检测方法，所述方法包括：初始化状态机陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图，所述状态机的初始状态为静止，所述状态机的状态还包括迈步、触地和结束；在所述状态机状态为静止时，获取陀螺仪信号和加速度信号，所述陀螺仪信号和所述加速度信号分别是位于被测者的同一只脚上的陀螺仪和加速度计的检测信号；根据所述陀螺仪信号的差分混合度量值更新所述运动噪声水平；根据所述运动噪声水平确定运动判定阈值；判断所述陀螺仪信号的采样值与所述运动判定阈值的大小；当所述陀螺仪信号的采样值大于所述运动判定阈值时，将所述状态机状态切换为迈步；当所述陀螺仪信号的采样值小于或等于所述运动判定阈值时，保持所述状态机状态为静止；在所述状态机状态为迈步时，判断所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度测信号的波形图是否存在有效尖峰；当所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度信号的波形图上均存在有效尖峰时，将所述状态机状态切换为触地；当所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图或所述加速度信号的波形图上不存在有效尖峰时，保持所述状态机状态为迈步或将所述状态机状态切换为静止；在所述状态机状态为触地时，判断所述陀螺仪信号的采样值与所述运动判定阈值的大小，当所述陀螺仪信号的采样值小于所述运动判定阈值时，将所述状态机状态切换为结束，当所述陀螺仪信号的采样值大于或等于所述运动判定阈值时，保持所述状态机状态为触地；在保持所述状态机状态为结束达到设定时间后，重置所述状态机状态为静止。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述根据所述陀螺仪信号的差分混合度量值更新所述运动噪声水平，包括：采用如下公式计算所述陀螺仪信号的差分混合度量值deltagyros(t)：deltagyros(t)＝temA+temB；其中，temA＝norm(gyro_s(t)-gyro_s(t-n))；temB＝norm(gyro_s(t))；t为当前采样时刻，gyro_s(t)为t时刻陀螺仪信号采样值，单位为rad/s；gyro_s(t-n)为t时刻前n个采样周期的陀螺仪信号采样值；norm()运算为采样值的2-norm范数；比较所述运动噪声水平的上限值与所述陀螺仪信号的差分混合度量值的大小；当所述运动噪声水平的上限值大于所述陀螺仪信号的差分混合度量值时，采用所述陀螺仪信号的差分混合度量值作为新的运动噪声水平对所述运动噪声水平进行更新。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述根据所述运动噪声水平确定运动判定阈值，包括：获取运动噪声水平与运动判定阈值的对应关系；根据所述运动噪声水平在所述运动噪声水平与运动判定阈值的对应关系中，确定与所述运动噪声水平对应的运动判定阈值。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述判断所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度信号的波形图是否存在有效尖峰，包括：在所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度信号的波形图上进行尖峰检测；获取所述状态机的静止状态的结束时间t1，获取所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度信号的波形图上出现尖峰的时间t2、t3；计算时间差t2-t1和t3-t1，当所述t2-t1和所述t3-t1均大于第一时间阈值时，判断所述尖峰为有效尖峰。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述在所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度信号的波形图上进行尖峰检测，包括：周期采样所述陀螺仪信号和所述加速度信号；根据所述陀螺仪信号的各个采样值计算多个deltagyros(t’)形成所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图，根据所述陀螺仪信号的各个采样值计算多个norm(acc_s(t’))形成所述加速度信号的波形图，其中，deltagyros(t’)＝temA+temB，temA＝norm(gyro_s(t’)-gyro_s(t’-n))；temB＝norm(gyro_s(t’))；t’为采样时刻，gyro_s(t’)为t’时刻陀螺仪信号采样值，单位为rad/s；gyro_s(t-n)为t’时刻前n个采样周期的陀螺仪信号采样值；norm()运算为采样值的2-norm范数；acc_s(t’)为t’时刻加速度信号采样值；当所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图上出现大于第一阈值的点时，判断所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图上检测到尖峰；当所述加速度信号的波形图上出现大于第二阈值的点时，判断所述加速度信号的波形图上检测到尖峰。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述方法还包括：根据所述有效尖峰确定所述被测者为跑步或者步行。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述根据所述有效尖峰确定所述被测者为跑步或者步行，包括：判断所述时间差t3-t1是否小于第二时间阈值，所述第二时间阈值大于所述第一时间阈值；判断所述加速度信号的波形图上检测到尖峰的最高点是否大于第三阈值，所述第三阈值大于所述第二阈值；当所述时间差t3-t1小于所述第二时间阈值，且所述加速度信号的波形图上检测到尖峰的最高点大于第三阈值时，确定所述被测者为跑步；当所述时间差t3-t1大于或等于所述第二时间阈值，或所述加速度信号的波形图上检测到尖峰的最高点小于或等于第三阈值时，确定所述被测者为步行。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二时间阈值为580-600ms，所述第一时间阈值为360ms。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述方法还包括：当所述被测者为跑步时，获取与跑步对应的运动判断阈值；当所述被测者为步行时，获取与步行对应的运动判断阈值；采用获取到的所述与跑步对应的运动判断阈值或所述与步行对应的运动判断阈值更新所述状态机状态为静止时确定出的运动判断阈值。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述当所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图或所述加速度信号的波形图上不存在有效尖峰时，保持所述状态机状态为迈步或将所述状态机状态切换为静止，包括：当所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图或所述加速度信号的波形图上不存在有效尖峰时，判断所述陀螺仪信号的采样值与所述运动判定阈值的大小；当所述陀螺仪信号的采样值大于所述运动判定阈值时，保持所述状态机状态为迈步；当所述陀螺仪信号的采样值小于或等于所述运动判定阈值时，将所述状态机状态切换为静止。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过状态机实现被测者每一步中各个状态转换的记录，能够供用户每一步的各个状态的时间。并且采用上述方法能够提高步数检测的精度，极大地消除错误判定事件的发生，适应走路和跑步，并精确分割出运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步伐分割检测方法，其特征在于，所述方法包括：初始化状态机并将运动噪声水平设置为上限值，所述状态机的初始状态为静止，所述状态机的状态还包括迈步、触地和结束；在所述状态机状态为静止时，获取陀螺仪信号和加速度信号，所述陀螺仪信号和所述加速度信号分别是位于被测者的同一只脚上的陀螺仪和加速度计的检测信号；根据所述陀螺仪信号的差分混合度量值更新所述运动噪声水平；根据所述运动噪声水平确定运动判定阈值；判断所述陀螺仪信号的采样值与所述运动判定阈值的大小；当所述陀螺仪信号的采样值大于所述运动判定阈值时，将所述状态机状态切换为迈步；当所述陀螺仪信号的采样值小于或等于所述运动判定阈值时，保持所述状态机状态为静止；在所述状态机状态为迈步时，判断所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度测信号的波形图是否存在有效尖峰；当所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度信号的波形图上均存在有效尖峰时，将所述状态机状态切换为触地；当所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图或所述加速度信号的波形图上不存在有效尖峰时，保持所述状态机状态为迈步或将所述状态机状态切换为静止；在所述状态机状态为触地时，判断所述陀螺仪信号的采样值与所述运动判定阈值的大小，当所述陀螺仪信号的采样值小于所述运动判定阈值时，将所述状态机状态切换为结束，当所述陀螺仪信号的采样值大于或等于所述运动判定阈值时，保持所述状态机状态为触地；在保持所述状态机状态为结束达到设定时间后，重置所述状态机状态为静止。...

【技术特征摘要】
1.一种步伐分割检测方法，其特征在于，所述方法包括：初始化状态机并将运动噪声水平设置为上限值，所述状态机的初始状态为静止，所述状态机的状态还包括迈步、触地和结束；在所述状态机状态为静止时，获取陀螺仪信号和加速度信号，所述陀螺仪信号和所述加速度信号分别是位于被测者的同一只脚上的陀螺仪和加速度计的检测信号；根据所述陀螺仪信号的差分混合度量值更新所述运动噪声水平；根据所述运动噪声水平确定运动判定阈值；判断所述陀螺仪信号的采样值与所述运动判定阈值的大小；当所述陀螺仪信号的采样值大于所述运动判定阈值时，将所述状态机状态切换为迈步；当所述陀螺仪信号的采样值小于或等于所述运动判定阈值时，保持所述状态机状态为静止；在所述状态机状态为迈步时，判断所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度测信号的波形图是否存在有效尖峰；当所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度信号的波形图上均存在有效尖峰时，将所述状态机状态切换为触地；当所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图或所述加速度信号的波形图上不存在有效尖峰时，保持所述状态机状态为迈步或将所述状态机状态切换为静止；在所述状态机状态为触地时，判断所述陀螺仪信号的采样值与所述运动判定阈值的大小，当所述陀螺仪信号的采样值小于所述运动判定阈值时，将所述状态机状态切换为结束，当所述陀螺仪信号的采样值大于或等于所述运动判定阈值时，保持所述状态机状态为触地；在保持所述状态机状态为结束达到设定时间后，重置所述状态机状态为静止。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述陀螺仪信号的差分混合度量值更新所述运动噪声水平，包括：采用如下公式计算所述陀螺仪信号的差分混合度量值deltagyros(t)：deltagyros(t)＝temA+temB；其中，temA＝norm(gyro_s(t)-gyro_s(t-n))；temB＝norm(gyro_s(t))；t为当前采样时刻，gyro_s(t)为t时刻陀螺仪信号采样值，单位为rad/s；gyro_s(t-n)为t时刻前n个采样周期的陀螺仪信号采样值；norm()运算为采样值的2-norm范数；比较所述运动噪声水平的上限值与所述陀螺仪信号的差分混合度量值的大小；当所述运动噪声水平的上限值大于所述陀螺仪信号的差分混合度量值时，采用所述陀螺仪信号的差分混合度量值作为新的运动噪声水平对所述运动噪声水平进行更新。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动噪声水平确定运动判定阈值，包括：获取运动噪声水平与运动判定阈值的对应关系；根据所述运动噪声水平在所述运动噪声水平与运动判定阈值的对应关系中，确定与所述运动噪声水平对应的运动判定阈值。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述判断所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度信号的波形图是否存在有效尖峰，包括：在所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度信号的波形图上进行尖峰检测；获取所述状态机的静止状态的结束时间t1，获取所述陀螺仪信号的差分混合度量值的波形图和所述加速度信号的波形图上出现尖峰的时间t2、t3；计算时...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阳，赵大胜，校建锋，施韵，万立，温玉屏，郭磊，张剑东，孙振超，
申请(专利权)人：武汉船舶通信研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42