高精度计步器的计算方法技术

本发明专利技术具体涉及高精度计步器的计算方法；解决的技术问题为：提供一种准确度、实时性高，且试用范围广的高精度计步器的计算方法；采用的技术方案为：高精度计步器的计算方法，包括：S101、采集加速度传感器数据；S102、判断采集到的加速度传感器数据是否达到累计周期，如是，执行步骤S103，否则，对此累计周期内加速度传感器数据的进行分析，获得方差和中值后执行步骤S104；S103、计算累计周期内加速度传感器数据的累计总数；S104、根据累计总数对加速度传感器数据进行分析并计步；本发明专利技术的计算方法，能够使计步有更好的准确性和实时性，不会因为姿态的改变而导致计步不准，并且能够过滤高频干扰；适用于计步器的技术领域。

【技术实现步骤摘要】
高精度计步器的计算方法
本专利技术属于计步器的
，具体涉及高精度计步器的计算方法。
技术介绍
计步器作为记录人体行动的最基础性设备，随着可穿戴市场的爆炸性增长，变成了最重要的标配，特别是MEMS加速度传感器芯片的大发展后，现在不仅是手环，手表，甚至连手机都集成此功能。这种MEMS加速度芯片的微机械结构能很好地测量出空间中三个正交矢量上的加速度实时数据值。从物理上，可知通过对三轴加速度数据的对时间积分可以很好地得到当前轴方向上的运动速度，进而可以得到物体在空间中的综合矢量和综合速度。由图1所知，加速度传感器三个正交的矢量xyz数据轴定义如下：上述公式代表对加速度传感器的三轴数据xyz从t1到t2这个时间段进行积分，那么就可以得到从t1到t2这个时间段三个矢量轴上速度的变化值，如果t1这个时间点上速度为0，那么就可以得到这个物体在t2时间的当前速度。由此我们可以根据加速度数据值可以直接反应物体当前的运动状态。计步器的基本原理可以由图2、图3所示做简单的解释：图2为第一原理图，如图2所示，等价A是手臂，B是拳头，虚线是手臂的晃动轨迹，C点是摆臂尽头的位置，通过数据采样，图3为第二原理图，如图3所示，可以发现所有的C点的位置都是如图3所示的位置，对比走动过程中手臂跟随摆动的状况，可以得到每走一步的特征值在C处。根据以上分析，可知计步器的基础算法就是寻找到特征值C，然后增加计步数据。但即便如此，计步器仍然普遍存在的一个问题就是计步不准确，不准确的现象有以下几点：1、佩戴手环发生了旋转，反转，计步数据误差达到40％；2、坐公交车等有晃动的交通工具会有大量的错误计步，计步数据误差达到100％；3、一路看手机，没有计步数据，计步数据误差达到80％；4、无法对骑车，椭圆机，机械式跑步机中产生的计步数据进行计量，计步数据误差达到80％；5、正常使用过之后仍然技术不准确，计步数据误差达到30％。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种准确度、实时性高，且试用范围广的高精度计步器的计算方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：高精度计步器的计算方法，包括：S101、采集加速度传感器数据；S102、判断采集到的加速度传感器数据是否达到累计周期，如是，执行步骤S103，否则，对此累计周期内加速度传感器数据的进行分析，获得方差和中值后执行步骤S104；S103、计算累计周期内加速度传感器数据的累计总数；S104、根据累计总数对加速度传感器数据进行分析并计步。优选地，步骤S102之前，还包括：通过算术平均滤波法对采集到的加速度传感器数据进行滤波。优选地，步骤S103中，所述计算累计周期内加速度传感器数据的累计总数为每轴数据量M×3。优选地，步骤S104中，具体包括：根据每轴数据量M确定目标轴S以及该目标轴S所对应的动态特征值C；根据目标轴S确定采集到的加速度传感器数据中的加速度传感器数据V；根据每轴数据量M和目标轴S确定当前运动姿态，并更新动态门限T；判断加速度传感器数据V与上一次代入的加速度传感器数据V_old之差是否大于动态门限T，如是进行计步，否则，结束程序。优选地，步骤S101中，所述加速度传感器数据包括xyz三轴加速度传感器数据。优选地，步骤S101中，所述采集加速度传感器数据通过以下电路测得：所述电路包括计步芯片GS1，所述计步芯片GS1的VDD_IO端与3V电源端相连，计步芯片GS1的SCL端通过电阻R7与3V电源端相连，计步芯片GS1的SCL端还与接线端子PB10相连，计步芯片GS1的GND端接地，计步芯片GS1的SDA端通过电阻R6与3V电源端相连，计步芯片GS1的SDA端还与接线端子PB11相连，计步芯片GS1的SDD端接地，计步芯片GS1的CS端与3V电源端相连，计步芯片GS1的INT2端与接线端子PC7相连，计步芯片GS1的INT1端与接线端子PB1相连，计步芯片GS1的RES端与计步芯片GS1的GDN端、计步芯片GS1的ADC3端、计步芯片GS1的ADC2端、计步芯片GS1的ADC1端、电容C26的一端、电容C25的一端、电容C24的一端相连后接地，电容C26的另一端、电容C25的另一端、电容C24的另一端、计步芯片GS1的VDD端均与3V电源端相连。优选地，所述计步芯片GS1的型号为LIS3DH。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术高精度计步器的计算方法，采集加速度传感器数据，判断采集到的加速度传感器数据是否达到累计周期，如是，计算累计周期内加速度传感器数据的累计总数并进行分析计步，否则，对此累计周期内加速度传感器数据的进行分析，获得方差和中值后进行再次分析计步；本专利技术的计算方法，能够使计步有更好的准确性和实时性，不会因为姿态的改变而导致计步不准，并且能够过滤高频干扰、节省计算时间，实用性极高。2、本专利技术通过算术平均滤波法对采集到的加速度传感器数据进行滤波，使用算术平均滤波法对原始值进行滤波，滤波后的加速度传感器数据更加平滑，过滤掉巨大极值对后续算法的影响。3、本专利技术根据每轴数据量M和目标轴S的方差，确定当前运动姿态，并更新动态门限T，运动姿态包括坐姿、站立、跑步、平躺、骑车、游泳等，根据状态的不同动态更新动态门限T以保证准确性,将不满足幅值的错误值都直接剔除算法，节省运算流程，提升了算法性能。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明；图1为本专利技术
技术介绍
中加速度传感器的示意图；图2为本专利技术
技术介绍
中第一原理图；图3为本专利技术
技术介绍
中第二原理图；图4为本专利技术实施例一提供的高精度计步器的计算方法的流程示意图；图5为本专利技术实施例二提供的高精度计步器的计算方法的流程示意图；图6为本专利技术提供的测得加速度传感器数据的电路结构图；具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图4为本专利技术实施例一提供的高精度计步器的计算方法的流程示意图，如图1所示，高精度计步器的计算方法，包括：S101、采集加速度传感器数据；S102、判断采集到的加速度传感器数据是否达到累计周期，如是，执行步骤S103，否则，对此累计周期内加速度传感器数据的进行分析，获得方差和中值后执行步骤S104，在数据累积到累计周期时用于计算方差，通过极值点和方差组合方式选择目标轴S能使算法更准确；S103、计算累计周期内加速度传感器数据的累计总数；S104、根据累计总数对加速度传感器数据进行分析并计步。图5为本专利技术实施例二提供的高精度计步器的计算方法的流程示意图，如图2所示，在实施例一的基础上，在步骤S102之前，还包括：通过算术平均滤波法对采集到的加速度传感器数据进行滤波，使用N＝4的算术平均滤波法对单次采样数据进行滤波，滤波后的加速度传感器数据更加平滑，过滤掉巨大极值对后续算法的影响。优选地，步骤S103中，所述计算累计周期内加速度传感器数据的累计总数为每轴数据量M×3。优选地，步骤S104中，具体包括：对每个轴M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高精度计步器的计算方法，其特征在于：包括：S101、采集加速度传感器数据；S102、判断采集到的加速度传感器数据是否达到累计周期，如是，执行步骤S103，否则，对此累计周期内加速度传感器数据的进行分析，获得方差和中值后执行步骤S104；S103、计算累计周期内加速度传感器数据的累计总数；S104、根据累计总数对加速度传感器数据进行分析并计步。

【技术特征摘要】
1.高精度计步器的计算方法，其特征在于：包括：S101、采集加速度传感器数据；S102、判断采集到的加速度传感器数据是否达到累计周期，如是，执行步骤S103，否则，对此累计周期内加速度传感器数据的进行分析，获得方差和中值后执行步骤S104；S103、计算累计周期内加速度传感器数据的累计总数；S104、根据累计总数对加速度传感器数据进行分析并计步。2.根据权利要求1所述的高精度计步器的计算方法，其特征在于：步骤S102之前，还包括：通过算术平均滤波法对采集到的加速度传感器数据进行滤波。3.根据权利要求1所述的高精度计步器的计算方法，其特征在于：步骤S103中，所述计算累计周期内加速度传感器数据的累计总数为每轴数据量M×3。4.根据权利要求3所述的高精度计步器的计算方法，其特征在于：步骤S104中，具体包括：根据每轴数据量M确定目标轴S以及该目标轴S所对应的动态特征值C；根据目标轴S确定采集到的加速度传感器数据中的加速度传感器数据V；根据每轴数据量M和目标轴S确定当前运动姿态，并更新动态门限T；判断加速度传感器数据V与上一次代入的加速度传感器数据V_old之差是否大于动态门限T，如是进行计步，否则，结束程序。5.根据权利要求1所述的高精度计步器的计算方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，耿晓杨，
申请(专利权)人：无锡思博思奇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32