脚步探测方法技术

本发明专利技术提供了一种脚步探测方法，其特征在于，包含：选取最新一段计算加速度数据并计算加速度均值，通过判断该加速度均值的大小，来判断是否为脚步；判断所选取的最新一段加速度均值的中间数据是否为波峰，来进一步判断是否为候选脚步；计算候选脚步与数据库已有脚步的关联性，对关联大进行频谱变换，并当所计算的脚步区间对应的能量累计占频谱图总能量中超过一定比例时，来确定待确定有效脚步，再基于待确定有效脚步对应时间与上一次有效脚步之间的时间差，来确定有效脚步，考虑了阈值、时域、频域、脚步数据库等多个维度的因素，有效降低将非脚步探测为脚步这种情况发生的概率，从而提供更为可靠的脚步探测结果。

Footstep Detection Method

The invention provides a footstep detection method, which is characterized by: selecting the latest section of acceleration data and calculating the acceleration mean value, judging whether it is a footstep by judging the magnitude of the acceleration mean value, judging whether the intermediate data of the latest section of acceleration mean value is a peak, and further judging whether it is a candidate footstep; calculating the candidate footsteps and calculating the candidate footsteps. The database has the correlation of footsteps, and carries on the spectrum transformation to the large correlation. When the energy accumulated in the calculated footstep interval exceeds a certain proportion of the total energy of the spectrum diagram, the effective footstep to be determined is determined. Then, based on the time difference between the corresponding time of the effective footstep to be determined and the last effective footstep, the effective footstep is determined. Threshold, time domain, frequency domain and the last effective footstep are considered. Multi-dimensional factors such as foot database can effectively reduce the probability of NON-FOOT detection to foot detection, thus providing more reliable foot detection results.

【技术实现步骤摘要】
脚步探测方法
本专利技术涉及位置服务
，尤其是一种脚步探测方法。
技术介绍
随着移动互联网、智能终端等技术的发展，位置服务已经逐渐深入到了人们的生活。作为位置服务的核心技术之一，精确、可靠的定位至关重要。在现代智能设备中，大多通过内置加速度计来用于探测用户的脚步信息。脚步探测的结果至少可以用作如下用途：第一，可用来分析和统计用户活动;第二，可用来为基于惯性传感器的航迹推算导航提供脚步信息，以及利用脚步点上的速度接近于零的特点，来提供导航修正;第三，可以为某些基于连续轨迹的定位技术，如基于空间信息或磁场的匹配技术，提供运动轨迹信息。脚步探测是一种较为成熟的技术，已经在智能穿戴、医疗、智慧畜牧业等领域得到了较广泛的应用。然而，利用现有计步产品和方案所进行脚步探测方案，还存在诸多挑战。其中，最突出的一个，就是容易将非脚步运动误判探测为脚步，无法获取精确、可靠的脚步信息。对脚步误判探测方案举例而言，在这样的场景下，将计步器拿在手中玩弄，或者设备绑在牛羊耳朵上而牛羊活动头部，则很可能被错误探测为有脚步，造成这一问题的原因是现有脚步探测技术从未针对性的考虑过解决此场景问题。因此，现有脚步探测技术多基于单一技术，如阈值（如均值、标准差、能量等的阈值）检测、峰值检测、过零检测、频域分析（如傅丽叶变换、小波变换等），其数据维度单一或较低，从而导致手中晃动和存在脚步这两种信号特征类似，难以区分。综上分析可知，为了提高精确、可靠的脚步信息，则需考量多维度数据、提高信号特征的区别灵敏度，因而，需要一种能够准确探测脚步，主要是降低将非脚步探测为脚步这种情况的概率的脚步探测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种脚步探测方法，其能够利用加速度计数据，探测目标物体（如行人、牲畜等目标对象）的脚步。为了解决上述问题、达到上述专利技术目的，本专利技术提供一种脚步探测方法，其特征在于，包含：以当前时间向前截取一段时长的加速度数据，并计算加速度均值，通过判断该加速度均值的大小，来判断是否为脚步；判断所选取的最新一段加速度均值的中间数据是否为波峰，来进一步判断是否为候选脚步；计算候选脚步与数据库已有脚步数据的关联性，对关联性大的候选脚步进行频谱变换，并以所计算的脚步区间对应的能量累计占频谱图总能量的比例是否超过预定阈值，来确定是否为待确定有效脚步；再基于待确定有效脚步对应时间与上一次有效脚步之间的时间差，来确定是否为所述有效脚步。进一步可选地，在本专利技术所提供的脚步探测方法中，还可以具有这样的特征，包含：在以当前时间向前截取一段时长的加速度数据，并计算加速度均值的步骤之前，包含:更新加速度数据缓存,计算每一时刻加速度数据，并将加速度数据和其对应的时间数据对应存储，用于提供截取一定时长的加速度数据。进一步可选地，在本专利技术所提供的脚步探测方法中，还可以具有这样的特征，其中，基于脚步探测数据时间长度阈值选取内存中最新的一段加速度数据来计算加速度均值。进一步可选地，在本专利技术所提供的脚步探测方法中，还可以具有这样的特征，使用每一时刻的加速度计测量值计算加速度数据，并将加速度数据和其对应的时间数据一并被存储进行预处理；基于脚步探测数据时间长度阈值，从内存中以当前时间为基准向前截取一定时长的加速度数据，计算其中加速度数据的均值，比较均值和脚步加速度阈值；判断所选内存中最新一段加速度数据的中间数据是否为波峰；将所选的一段加速度数据与数据库各个已有脚步数据对比，基于相关性从数据库中至少一个已有数据段与所选候选脚步对应的加速度数据段进行比较；将所选加速度数据映射到频域，并计算的频谱图中行人走路区间或跑步区间对应的能量累计与频谱图总能量的比例，选取比例大于能量阈值的作为待确定有效脚步；计算待确定有效脚步对应时间与上一次有效脚步之间的时间差，若时间差大于脚步时间间隔阈值，则判定为有效脚步。进一步可选地，在本专利技术所提供的脚步探测方法中，还可以具有这样的特征，加速度数据预处理至少包括粗差剔除、低通滤波。进一步可选地，在本专利技术所提供的脚步探测方法中，还可以具有这样的特征，其中，脚步加速度阈值的设定有加载在潜在的目标物体上的加速度模值的标准差来设定。进一步可选地，在本专利技术所提供的脚步探测方法中，还可以具有这样的特征，其中，判断所选取加速度均值的中间数据是否为波峰，包含：各加速度均值的数据段的中心均对应加速度波峰来判断。进一步可选地，在本专利技术所提供的脚步探测方法中，还可以具有这样的特征，包含：中间数据的选定规则为：假定所选数据有N个数，若N能被2整除，则选定第N/2+1个数为中间数据;反之，则选定第（N+1）/2个数为中间数据。进一步可选地，在本专利技术所提供的脚步探测方法中，还可以具有这样的特征，包含：其中，计算候选脚步与数据库已有脚步数据的关联性，包括：为对比所选数据段和候选数据段，分别将两个数据段根据其对应的时间数据序列插值到相同个数的时间点上，然后计算两个数据段被插值后的加速度数据之间的相关性。进一步可选地，在本专利技术所提供的脚步探测方法中，还可以具有这样的特征，包含：其中，对关联性大的候选脚步进行频谱变换，并当以所计算的脚步区间对应的能量累计占频谱图总能量的比例是否超过预定阈值，来确定是否为待确定有效脚步的步骤，包含：将所选数据段映射到频域，并检测生成的频谱图中目标行走频率区间对应的能量在频谱图中总能量中所占比例是否大于能量阈值，其中，频率区间对应的能量由将频谱图中所有处在该频率区间内频率点处的能量进行累加获得，频谱图总能量由将频谱图中所有大于零的频率点对应的能量累加获得。本专利技术具的作用和效果：本专利技术所提供的脚步探测方法考虑了阈值、时域、频域、脚步数据库等多个维度的因素，按照特定顺序进行排序，有效降低将非脚步探测为脚步这种情况发生的概率，从而提供更为可靠的脚步探测结果。本专利技术的其他优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术实施例中脚步探测方法的步骤流程图;图2为本专利技术实施例中用于脚步探测的数据的示例图;图3为本专利技术实施例中用于脚步探测的数据预处理示例图;图4为本专利技术实施例中脚步探测数据时间长度阈值的自动计算过程的图例;图5为本专利技术实施例中通过脚步加速度阈值进行脚步探测示例；图6为本专利技术实施例中候选脚步与脚步数据库相比较的关联性比较示意图；图7为本专利技术实施例中计算相关性判定为候选脚步的判定过程图；图8（1）为本专利技术实施例中针对数据段1的频谱变换中时域示例图；图8（2）为本专利技术实施例中针对数据段1的频谱变换中频域示例图；图8（3）为本专利技术实施例中针对数据段2的频谱变换中时域示例图；图8（4）为本专利技术实施例中针对数据段2的频谱变换中频域示例图；以及图9为通过脚步间时间间隔判断为非脚步的错误匹配示例。具体实施方式本实施例中，提供了一种脚步探测方法，具有这样的步骤包含：选取最新一段计算加速度数据并计算加速度数据，通过判断该加速度均值的大小，来判断是否为脚步；判断所选取的最新一段加速度均值的中间数据是否为波峰，来进一步判断是否为候选脚步；计算候选脚步与数据库已有脚步数据的关联性，对关联性大的候选脚步进行频谱变换，并当所计算的脚步区间对应的能量累计占频谱图总能量中超过一定比例时，来确定是否为待确定有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脚步探测方法，其特征在于，包含：以当前时间向前截取一段时长的加速度数据，并计算加速度均值，通过判断该加速度均值的大小，来判断是否为脚步；判断所选取的最新一段加速度均值的中间数据是否为波峰，来进一步判断是否为候选脚步；计算候选脚步与数据库已有脚步数据的关联性，对关联性大的候选脚步进行频谱变换，并以所计算的脚步区间对应的能量累计占频谱图总能量的比例是否超过预定阈值，来确定是否为待确定有效脚步；再基于待确定有效脚步对应时间与上一次有效脚步之间的时间差，来确定是否为所述有效脚步。

【技术特征摘要】
1.一种脚步探测方法，其特征在于，包含：以当前时间向前截取一段时长的加速度数据，并计算加速度均值，通过判断该加速度均值的大小，来判断是否为脚步；判断所选取的最新一段加速度均值的中间数据是否为波峰，来进一步判断是否为候选脚步；计算候选脚步与数据库已有脚步数据的关联性，对关联性大的候选脚步进行频谱变换，并以所计算的脚步区间对应的能量累计占频谱图总能量的比例是否超过预定阈值，来确定是否为待确定有效脚步；再基于待确定有效脚步对应时间与上一次有效脚步之间的时间差，来确定是否为所述有效脚步。2.如权利要求1所述的脚步探测方法，其特征在于，包含：在以当前时间向前截取一段时长的加速度数据，并计算加速度均值的步骤之前，包含:更新加速度数据缓存,计算每一时刻加速度数据，并将加速度数据和其对应的时间数据对应存储，用于提供截取一定时长的加速度数据。3.如权利要求2所述的脚步探测方法，其特征在于，包含：其中，基于脚步探测数据时间长度阈值选取内存中最新的一段加速度数据来计算加速度均值。4.如权利要求1所述的脚步探测方法，其特征在于，包含：使用每一时刻的加速度计测量值计算加速度数据，并将加速度数据和其对应的时间数据一并被存储进行预处理；基于脚步探测数据时间长度阈值，从内存中以当前时间为基准向前截取一定时长的加速度数据，计算其中加速度数据的均值，比较均值和脚步加速度阈值；判断所选内存中最新一段加速度数据的中间数据是否为波峰；将所选的一段加速度数据与数据库各个已有脚步数据对比，基于相关性从数据库中至少一个已有数据段与所选候选脚步对应的加速度数据段进行比较；将所选加速度数据映射到频域，并计算的频谱图中行人走路区间或跑步区间对应的能量累计与频谱图总能量的比例，选...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺喆，李由，张靖，陈跃，陈腾，陈启阳，陈驰，徐洪亮，
申请(专利权)人：上海奥孛睿斯科技有限公司，奥孛睿斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海,31