【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于姿态检测，尤其涉及一种基于安装在骑行鞋上的六轴传感器的踩踏姿态检测方法。
技术介绍
1、传统的自行车踏频传感是安装在自行车的曲柄上，随着曲柄绕自行车的中轴进行圆周运动，传感器内的加速度传感器通过检测重力加速度方向的旋转就可以测量曲柄进行的圆周运动的圈数，从而计算出骑行的踏频数据，但是这种方式没有办法感知用户的真实骑行动作，比如踩踏的稳定性，发力的连贯性以及动作是否科学。
2、目前已经广泛使用的六轴加速度传感器在原有三轴加速度传感器的基础上加入了三轴的陀螺仪传感器，也就是角加速度传感器，测出来的是角速度不是角度，可以用角速度积分的方式得到角度，通过这种方式得到的角度不会因为芯片运动而产生很大的偏差，相反，如果芯片静止，理想角速度值是0dps，但是在外界噪音的干扰下，可能角速度值是0.1dps，积分一秒之后，得到的角度是0.1度，1分钟之后是6度，还能忍受，一小时之后是360度，转了一圈。这就是零点漂移现象，零点说的测量出来的角速度是理想值0dps附近跳变。也就是陀螺仪具有动态稳定、静态不稳定的特性。
3、如果六轴加速度传感器是安装在自行车曲柄上，并围绕自行车的中轴进行圆周运动，当曲柄转动一周时，相对于传感器而言，重力加速度g的方向也正好旋转一周，按照这个规律，只要结合两种加速度传感器的数据提取出重力加速度g的方向变化就能计算出曲柄转动的圈数，从而获得骑行的踏频数据。
4、但是对于六轴加速度传感器安装在骑行鞋上这种情况下，用户踩踏一周虽然传感器也是绕自行车中轴旋转了一周，但是传感器的
5、因此更好的方式是将六轴传感器装在骑行鞋上，并且需要一种新的补偿滤波算法来适应这种安装方式提取用户的运动姿态。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、针对现有存在的技术问题，本专利技术提供一种基于安装在骑行鞋上的六轴传感器的踩踏姿态检测方法，能够实时补偿加速度数值，更加精确的提取因为骑行踩踏发力而带来的脚部运动加速度得真实数值，从而能精确的感知骑行运动时的脚部姿态。
3、(二)技术方案
4、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
5、一种基于安装在骑行鞋上的六轴传感器的踩踏姿态检测方法，包括如下步骤：
6、提取陀螺仪三个轴的角速度数值；
7、通过角速度积分公式计算获取传感器的姿态欧拉角；
8、在与重力加速度相反的方向增加一个与重力加速度数值大小一样的补偿加速度值；
9、将该补偿的加速度值通过计算获得的姿态欧拉角分解到当前的xyz三轴；
10、将补偿数值与当前加速度传感器的三轴加速度数值求和从而抵消重力加速度的影响；
11、补偿计算后三轴加速度数值通过姿态欧拉角重新分配到初始位置的xyz三轴上；
12、通过z轴的加速度数值和y轴的加速度数值判断踩踏一周的脚部动作；
13、通过x轴的加速度数值判断脚部左右摆动的大小。
14、优选地，计算获取姿态欧拉角的微分方程为：
15、
16、三个角速度由安装在骑行鞋上六轴传感器中三轴陀螺仪在这个周期转动的角度，单位为弧度，计算间隔时t；
17、其中，绕竖轴(z轴)旋转ψ’角，绕纵轴(y轴)旋转θ’角，绕横轴(x轴)旋转γ’角，为从陀螺仪获取的角速度。
18、优选地，根据所得欧拉角将补偿加速度g’分解当前姿态的xyz轴上：
19、accx'＝g'*sinψ’*cosγ'
20、accy'＝g'*sinψ’*sinγ′
21、accz'＝g'*cosψ’*cosθ'
22、
23、accx'accy'accz'为补偿重力加速g'在三轴上的分解加速度数值，accx accy accz为三轴加速度传感器的读取数值，acct为补偿后的三轴加速度数值。
24、优选地，z轴和y轴加速度数值波形与轴之间区域的面积作为骑行发力均匀连贯性的衡量指标；
25、将踩踏一圈的波形面积用积分的方式进行计算，并且进行正负抵消，越接近于零，则一圈的踩踏发力越均匀连贯；
26、将每一圈的数值进行方差计算，数值越小，则骑行发力均匀连贯性越好。
27、优选地，每一圈的波形面积，acct有正负值之分：
28、
29、方差计算，当取60圈作为一个循环计算周期时：
30、
31、st'为时间0～t’的波形面积，是60圈波形面积均值。
32、优选地，x轴的加速度数值的波动用标准差来衡量，当n设置为60，每秒取一个数值，循环计算，如果超出经验值就认为骑行时脚部左右摆动过大，需要纠正动作；
33、
34、xi为x轴加速度数值，为x轴向加速度60秒均值，σ为x轴的加速度数值标准差。
35、(三)有益效果
36、本专利技术的有益效果是：
37、本申请的方法能够利用陀螺仪的动态稳定特性计算出当前传感器的姿态欧拉角，在这个角度的180反方向增加一个和重力加速度g数值一致，方向相反的补偿加速度数值，将这个加速度数据分解到当前的三轴加速度传感器数值上，从而抵消重力加速度带来的干扰，提取出真正的脚部运动发力的加速度数值，从而能精确的感知骑行运动时的脚部姿态。
38、z轴和y轴加速度数值波形与轴之间区域的面积可以作为骑行发力均匀连贯性的衡量指标，我们可以将踩踏一圈的波形面积用积分的方式进行计算，并且进行正负抵消，越接近于零，说明一圈的踩踏发力越均匀连贯，将每一圈的数值进行方差计算，数值越小，说明骑行发力均匀连贯性越好。x轴的加速度数值的波动可以用标准差来衡量，n可以设置为60，每秒取一个数值，循环计算，如果超出经验值就认为骑行时脚部左右摆动过大，需要纠正动作。
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1.一种基于安装在骑行鞋上的六轴传感器的踩踏姿态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于安装在骑行鞋上的六轴传感器的踩踏姿态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的检测方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏颐萌，
申请(专利权)人：北京黑鸟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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