步行状态数据采集方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术提供一种步行状态数据采集方法、系统、设备及介质，其中，所述方法执行于单个采集阶段时，包括：基于当前采集阶段的运动初始信息，确定对应的当前标准步伐模板；获取采集到的各步行状态数据，以形成当前步行状态数据流，并检测所述当前步行状态数据流中是否包括切换标识信息，如是，则执行下一采集阶段，如否，则继续执行所述当前采集阶段；同时，基于所述当前步行状态数据流和所述当前标准步伐模板，采用滑动窗口方法执行步伐异常检测过程，以获得匹配所述标准步伐模板的步行有效数据，从而可以快速、高效地获取各步行状态数据流中的步行有效数据段。的步行有效数据段。的步行有效数据段。

【技术实现步骤摘要】
步行状态数据采集方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于室内定位
，更具体地涉及一种步行状态数据采集方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]目前，行人的步伐状态信息采集作为室内定位技术的重要内容，通常需要在执行数据采集之前，根据数据采集的任务要求，针对不同运动场景(如平地，楼梯，斜坡等)，用户特征(如人员性别，身高，体重等)，和运动姿态(如行走或跑步)预先设置对应的步行状态采集策略和方案，通过用户携带可穿戴式采集设备(如惯性传感器)执行预设的采集策略，以实现步行状态数据的采集和获取。
[0003]然而，在实际的数据采集过程中，难免会因为受用户自身原因、外部环境干扰、采集设备不稳定等因素影响，导致采集到的步行状态数据中会存在步行异常数据。例如，在采集用户的跑步状态过程中，因外部人员干扰导致采集到的运动状态数据出现异常等。对于这些步行异常数据，在数据采集过程中往往难以直接检测和发现，导致测试人员无法及时根据数据采集的异常情况，调整数据采集策略和校准设备等，从而导致测试人员对采集到的数据直接使用，需进行异常检测后对步行异常数据进行提取和剔除，进而导致采集到的数据实时性较低，数据采集效率较低等问题，无法满足数据实时利用的场景；对于一些重要数据，则还需要重新采集，导致数据采集工作量的增加和设备损耗等问题。
[0004]因此，如何实现步行状态采集过程中的步行有效数据的提取，已成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]鉴于以上现有技术中存在的缺点，本专利技术的目的在于提供一种步行状态数据采集方法、系统、设备及介质，用于解决现有的步行状态采集过程中无法直接获取匹配标准步伐模板的步行有效数据，导致无法及时获得数据采集的有效率或异常率等问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术于第一方面提供一种步行状态数据采集方法，执行于单个采集阶段时，包括：获取当前采集阶段的运动初始信息，基于所述运动初始信息确定对应的标准步伐模板，以作为当前标准步伐模板；获取于各采集时刻采集的步行状态数据，以形成当前步行状态数据流，并检测所述当前步行状态数据流中是否包括切换标识信息，如是，则执行下一采集阶段，如否，则继续执行所述当前采集阶段；同时，基于所述当前步行状态数据流和所述当前标准步伐模板，采用滑动窗口方法执行步伐异常检测过程，以于所述当前步行状态数据流中，获得匹配所述标准步伐模板的步行有效数据。
[0007]于本专利技术一实施例中，所述检测所述当前步行状态数据流中是否包括切换标识信息的实现方式，包括：采用峰值检测方法检测各所述步行状态数据中是否包含有跺脚信息；其中，所述跺脚信息为与跺脚动作对应的步伐状态特征。
[0008]于本专利技术一实施例中，所述步行状态数据包括步行加速度，且该步行加速度包括x
轴加速度和z轴加速度；则所述采用峰值检测方法检测各所述步行状态数据中是否包含有跺脚信息，包括：对于各所述步行加速度数据，融合x轴加速度和z轴加速度，以获得各所述步行加速度数据对应的融合后加速度；对于各所述融合后加速度分别执行峰值检测，包括：获取当前融合后加速度与其上一融合后加速度之间的第一峰值差，和当前融合后加速度与其下一融合后加速度之间的第二峰值差，并检测所述第一峰值差和所述第二峰值差是否均大于预设的峰值差阈值，如是，则判定当前融合后加速度对应的步行状态数据中包含所述跺脚信息。
[0009]于本专利技术一实施例中，所述步伐异常检测于单次执行时，包括：获得当前滑动窗口，基于所述当前滑动窗口，于所述当前步行状态数据流中获取当前待检测数据段；对所述当前待检测数据段中各步行状态数据进行标准化处理，获得标准化处理后的当前待检测数据段；基于当前标准步伐模板，采用动态时间规整算法匹配标准化后的所述当前待检测数据段和各所述标准步伐模板，以获得当前最小匹配差异，和与当前最小匹配差异对应的当前最小匹配时间戳；检测所述当前最小匹配差异是否小于匹配差异阈值，如否，则执行后续步骤；如是，则获取当前最小匹配时间戳和上一最小匹配时间戳之间的时间间隔，并检测该时间间隔是否小于时间间隔阈值；如是，则将所述当前最小匹配时间戳与所述上一最小匹配时间戳之间的各步行状态数据，标记为步行有效数据；更新所述滑动窗口，并返回执行以上步骤。
[0010]于本专利技术一实施例中，所述步行状态数据包括加速度数据和陀螺仪数据，所述采用动态时间规整算法匹配标准化后的所述当前待检测数据段和各所述标准步伐模板以获得当前最小匹配差异，包括：基于所述当前待检测数据段中的各加速度数据，和标准步伐模板中各采样数据，采用欧式距离方法构建加速度距离矩阵，和基于所述当前待检测数据段中各陀螺仪数据，和标准步伐模板中各采样数据，采用欧式距离方法构建陀螺仪距离矩阵；基于所述加速度距离矩阵和所述陀螺仪距离矩阵，获取总匹配距离矩阵；以及，基于所述总匹配距离矩阵，利用动态规划方法获取距离累积矩阵；于所述距离累积矩阵中确定最小匹配距离值，作为所述当前待检测数据段中的最小匹配差异。
[0011]于本专利技术一实施例中，于执行所述检测所述当前最小匹配差异是否小于匹配差异阈值时，还包括：于检测所述当前最小匹配差异大于等于所述匹配差异阈值时，则判定当前待检测数据段中包括步行异常数据，并对所述当前待检测数据段执行过零率异常检测。
[0012]于本专利技术一实施例中，于所述对所述当前待检测数据段中各步行状态数据进行标准化处理之前，还包括：对所述当前待检测数据段中各步行状态数据进行滤波降噪处理。
[0013]其次，本专利技术于第二方面提供一种步行状态数据采集方法，包括：标准步伐模板获取模块，用于在执行当前采集阶段时，获取当前采集阶段的运动初始信息，基于所述运动初始信息确定对应的标准步伐模板，以作为当前标准步伐模板；步行状态数据采集模块，用于在所述当前采集阶段的各时刻，采集步行状态数据，以形成当前步行状态数据流；步伐异常检测模块，用于基于所述当前步行状态数据流和所述当前标准步伐模板，采用滑动窗口方法执行步伐异常检测过程，以于所述当前步行状态数据流中，获得匹配所述标准步伐模板的步行有效数据；切换标识检测模块，用于检测所述当前步行状态数据流中是否包括切换标识信息；如是，则使能所述标准步伐模板获取模块、所述步行状态数据采集模块和所述步伐异常检测模块执行下一采集阶段，如否，则使继续执行当前采集阶段。
[0014]本专利技术于第三方面还提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及通信器；其中，所述存储器用于存储计算机指令；所述处理器运行计算机指令实现如上任意所述步行状态数据采集方法；所述通信器用于连接一个或多个步行状态数据的采集设备。
[0015]本专利技术于第四方面还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意所述步行状态数据采集方法。
[0016]如上所述，本专利技术提供的所述种步行状态数据采集方法、系统、设备及介质，通过获取运动初始信息，确定当前采集周期的当前标准步伐模板；并于步行状态数据采集的同时，检测各步行状态数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种步行状态数据采集方法，其特征在于，执行于单个采集阶段时，包括：获取当前采集阶段的运动初始信息，基于所述运动初始信息确定对应的标准步伐模板，以作为当前标准步伐模板；获取于各采集时刻采集的步行状态数据，以形成当前步行状态数据流，并检测所述当前步行状态数据流中是否包括切换标识信息，如是，则执行下一采集阶段，如否，则继续执行当前采集阶段；同时，基于所述当前步行状态数据流和所述当前标准步伐模板，采用滑动窗口方法执行步伐异常检测过程，以于所述当前步行状态数据流中，获得匹配所述当前标准步伐模板的步行有效数据。2.根据权利要求1所述的步行状态数据采集方法，其特征在于，所述检测所述当前步行状态数据流中是否包括切换标识信息的实现方式，包括：采用峰值检测方法检测各所述步行状态数据中是否包含有跺脚信息；其中，所述跺脚信息为与跺脚动作对应的步伐状态特征。3.根据权利要求2所述的步行状态数据采集方法，其特征在于，所述步行状态数据包括步行加速度数据，且该步行加速度数据包括x轴加速度和z轴加速度；则所述采用峰值检测方法检测各所述步行状态数据中是否包含有跺脚信息，包括：对于各所述步行加速度数据，融合x轴加速度和z轴加速度，以获得各融合后加速度；对于各所述融合后加速度分别执行峰值检测，包括：获取当前融合后加速度与其上一融合后加速度之间的第一峰值差，和当前融合后加速度与其下一融合后加速度之间的第二峰值差，并检测所述第一峰值差和所述第二峰值差是否均大于预设的峰值差阈值，如是，则判定当前融合后加速度对应的步行状态数据中包含所述跺脚信息。4.根据权利要求1所述的步行状态数据采集方法，其特征在于，所述步伐异常检测于单次执行时，包括：获得当前滑动窗口，基于所述当前滑动窗口，于所述当前步行状态数据流中获取当前待检测数据段；对所述当前待检测数据段中各步行状态数据进行标准化处理，获得标准化处理后的当前待检测数据段；基于当前标准步伐模板，采用动态时间规整算法匹配标准化后的所述当前待检测数据段和各所述当前标准步伐模板，以获得当前最小匹配差异；检测所述当前最小匹配差异是否小于匹配差异阈值，如否，则跳过当前步骤，执行后续步骤；如是，则获取所述当前最小匹配差异对应的时间戳，作为当前的最小匹配时间戳；检测所述当前的最小匹配时间戳和上一最小匹配时间戳之间的时间间隔是否小于时间间隔阈值；如是，则将所述当前的最小匹配时间戳与所述上一最小匹配时间戳之间的各步行状态数据，标记为步行有效数据；更新所述滑动窗口，并返回执行以上步骤。5.根据权利要求4所述的步行状态数据采集方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄超，魏建明，徐正蓺，张富平，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：