使用磁传感器的计步器及测量方法技术

本发明专利技术提出了一种使用磁传感器的计步器，包括：输入设备，用于由用户输入指令和数据；条形磁体，附加在用户的一只脚上，用于产生时不变磁场；磁传感器，附加在用户的另一只脚上，用于测量由条形磁体产生的磁通密度的水平分量Ｓｘ；输出设备，用于向用户输出各种测量结果和系统信息；微处理器，用于与输入设备、磁传感器和输出设备进行信号连接，根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量是否穿越零点，对用户所行走的步数进行计数，并根据用户的需要，将所计数出的步数通过输出设备提供给用户。另外，本发明专利技术还提出了一种使用磁传感器来测量步长的计步器。此外，本发明专利技术还提出了应用于上述两种计步器的步数和步长测量方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计步器及测量方法，更具体地，涉及一种使用磁传感器来精确测量步行者的步数和步长的电子计步器及测量方法。一种精确测量步行者步长的电子计步器包括处理单元、附加在步行者的一只脚上的磁体、以及附加到步行者的另一只脚上的磁传感器阵列。磁传感器阵列记录每跨出一步时、附加在另一只脚上的磁体所产生的磁场的方向变化，向处理单元提供信号以记录步数。处理单元通过利用磁场的强度和方向来计算距离，从而计算出步长。
技术介绍
计步器是用于测量步行者行走(奔跑)的步数、步长和距离的设备。通过与计时器一起使用，计步器可以用于测量并提供步行者行走(奔跑)的步频和速度。美国专利US4,578,769公开了一种测量跑步者的速度、距离、时间和所消耗的热量的设备。位于鞋内的压力开关或换能器传感跑步者的脚(鞋)何时与地面接触，并产生持续时间与脚与地面的接触时间成正比的脚接触信号。与压力开关或换能器相连的射频发射器无线发射脚接触信号。由射频接收器接收脚接触信号。与射频接收器相连的微处理器仅根据脚接触信号，计算出表示跑步者速度的输出速度信号。与微处理器相连的显示器根据输出速度信号，显示跑步者的速度。美国专利US6,145,389公开了一种精确计算用户在行走和奔跑时的步长的计步器。利用用户在每一步中的加速度测量结果，计算每一步的步长。所述加速度通过直接或间接附加到用户脚上的加速度计来测量。数据处理器通过分析加速度计所测量到的脚的加速度，来执行步长的计算。识别每一步的加速度值，并结合一组系数来计算每一步的长度。通过校准处理，确定针对每个用户的系数组，在所述校准处理中，计步器针对多种不同的行走和奔跑速度，测量用户步伐的特性。由于独立地计算每一步的步长，用户可以改变行走和奔跑的速度，而不会影响距离计算的精确度。美国专利US6,243,659公开了一种测量行走或奔跑距离的设备，所述设备包括两个分离的、互补的电子器件(从属单元和主控单元)，分别固定在每只鞋上。从属单元产生信号；主控单元接收、存储并处理所述信号，以计算速度和距离。在计算过程中，利用检测信号与发射器和接收器间的距离之间的线性关系，计算从属单元与主控单元之间的距离。如美国专利US6,243,659的附图4所示，利用了由发光二极管(LED)发射的红外线作为从属单元与主控单元之间发射和接收的信号。美国专利US6,658,079公开了一种精确测量步行者步长的电子设备，所述设备包括处理单元、压力敏感开关、附加在步行者的一只脚上的超声波接收器、以及附加在另一只脚上的超声波发生器。当行进一步时，固定在鞋上的压力敏感开关闭合一次，从而向处理单元提供信号，以记录步数。处理单元通过利用超声波计算距离来计算步长。以上美国专利分别公开了利用压力信号、加速度计、红外线信号和超声波信号来测量步行者步数和步长的各种电子设备。本专利技术提供了一种使用磁传感器来精确测量步行者的步数和步长的电子计步器及测量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用磁传感器来精确测量步行者的步数和步长的电子计步器及测量方法。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方案，提出了一种使用磁传感器的计步器，包括输入设备，用于由用户输入指令和数据；条形磁体，附加在用户的一只脚上，用于产生时不变磁场；磁传感器，附加在用户的另一只脚上，用于测量由条形磁体产生的磁通密度的水平分量Sx；输出设备，用于向用户输出各种测量结果和系统信息；微处理器，用于与输入设备、磁传感器和输出设备进行信号连接，根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量是否穿越零点，对用户所行走的步数进行计数，并根据用户的需要，将所计数出的步数通过输出设备提供给用户。为了实现上述目的，根据本专利技术的第二方案，提出了一种使用磁传感器的计步器，包括输入设备，用于由用户输入指令和数据；条形磁体，附加在用户的一只脚上，用于产生时不变磁场；磁传感器，附加在用户的另一只脚上，用于测量由条形磁体产生的磁通密度的水平分量Sx和垂直分量Sy；输出设备，用于向用户输出各种测量结果和系统信息；数据存储器，用于存储表明了磁通密度的垂直分量的最小值Symin或最大值与平行站立时两脚之间的实际距离DA之间的关系的第一表格、以及表明了磁通密度的归一化幅值M与步长LS和平行站立时两脚之间的实际距离DA的比例R之间的关系的第二表格；微处理器，用于与输入设备、磁传感器、数据存储器和输出设备进行信号连接，根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量Sx和垂直分量Sy、以及存储在数据存储器中的第一表格和第二表格，确定用户的步长LS，并根据用户的需要，将所计算出的步长LS通过输出设备提供给用户。为了实现上述目的，根据本专利技术的第三方案，提出了一种使用磁传感器来计数步数的方法，包括以下步骤初始化，将步数计数NS设置为0；利用附加在用户的一只脚上的磁传感器，测量由附加在用户的一只脚上的条形磁体产生的磁通密度的水平分量；当磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量穿越零点时，将步数计数NS加1，累计用户所行走的步数；以及将所计数出的步数NS通过输出设备提供给用户。为了实现上述目的，根据本专利技术的第四方案，提出了一种使用磁传感器来测量步长的方法，包括以下步骤确定磁通密度的垂直分量的最小值Symin或最大值为预定数值时，平行站立时两脚之间的校准距离DC；利用附加在用户的一只脚上的磁传感器，测量由附加在用户的另一只脚上的条形磁体产生的磁通密度的水平分量Sx和垂直分量Sy；根据所述校准距离DC、磁传感器所测量到的磁通密度的垂直分量的最小值Symin或最大值、和存储在数据存储器中的第一表格，确定平行站立时两脚之间的实际距离DA，所述第一表格表明了磁通密度的垂直分量的最小值Symin或最大值与平行站立时两脚之间的实际距离DA之间的关系；根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量和垂直分量，计算磁通密度的幅值M；根据磁通密度的最小幅值A与最大幅值B的比A/B、和存储在数据存储器中的第二表格，确定步长LS和平行站立时两脚之间的实际距离DA的比例R，所述第二表格表明了磁通密度的归一化幅值M与步长LS和平行站立时两脚之间的实际距离DA的比例R之间的关系；根据平行站立时两脚之间的实际距离DA和所述比例R，确定用户的步长LS；以及将所计算出的步长LS通过输出设备提供给用户。根据本专利技术的计步器及测量方法利用了条形磁铁的磁力线方向和强度在行走的过程中将随着双脚的移动而发生变化的特性，可以通过简单地测量，精确地计算出步行者所行走的步数。而且，可以利用上述特性，通过查表或差值的方式，简单而精确地计算出步行者的步长。附图说明下面将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述，其中图1示出了条形磁体的磁力线。图2示出了如何将条形永磁体和指南针附加到步行者的双脚上。图3A～3C示出了步行者的双脚处于不同位置时磁场(磁力线)方向的变化。图4示出了针对磁传感器SX和SY的输出而定义的坐标系统。图5是示出了在X＝1.0的情况下，针对Y从-3到3而绘制的磁传感器SX和SY的输出Sx和Sy及其幅值M的曲线图。图6是示出了在Y＝0.0的情况下，针对X从0.75到1.25而绘制的磁传感器SY的输出Sy的曲线图。图7是示出了在行走过程中、传感器所测量到的波形的曲线图。图8是示出了根据本专利技术的计步器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用磁传感器（１３０４）的计步器（１３００），包括：输入设备（１３０２），用于由用户输入指令和数据；条形磁体（１３０６），附加在用户的一只脚上，用于产生时不变磁场；磁传感器（１３０４），附加在用户的另一只脚上，用 于测量由条形磁体产生的磁通密度的水平分量（Ｓｘ）；输出设备（１３０８），用于向用户输出各种测量结果和系统信息；微处理器（１３００），用于与输入设备、磁传感器和输出设备进行信号连接，根据磁传感器所测量到的磁通密度的水平分量是否 穿越零点，对用户所行走的步数进行计数，并根据用户的需要，将所计数出的步数通过输出设备提供给用户。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子修，
申请(专利权)人：敦赞有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]