По мере улучшения качества современной жизни все больше и больше людей начинают уделять внимание своим ежедневным упражнениям для здоровья. В качестве эффективного метода записи и мониторинга упражнений подсчет шагов широко используется в приложениях мобильных терминалов. Однако в большинстве современных реализаций используются сигналы GPS для измерения расстояния движения и инверсии количества пройденных шагов. Это эффективно, но не может работать в помещении или на устройствах без сигналов GPS. В то же время точность GPS относительно сильно влияет на результаты. В этой статье предлагается новый метод. Метод шагомера, который использует акселерометр на устройстве для расчета количества шагов, также может нормально работать на устройствах, которые не поддерживают GPS. Его можно использовать для измерения шагов в сочетании с GPS, что делает его более эффективным. сценарии использования приложений более разнообразны.

1. Понять характеристики модели

В настоящее время большинство устройств оснащены детекторами ускорения, которые могут определять различные направления. На примере iOS-устройства мы используем для анализа характеристики его трехосного акселерометра (оси x, y и z представляют направления, как показано на рисунке). . Они используются для обнаружения изменений ускорения в трех направлениях при ходьбе людей.  

iphone

Во время горизонтальной ходьбы пользователя вертикальное и прямое ускорения будут циклически меняться. Как показано на рисунке, во время ходьбы при втягивании ног, поскольку центр тяжести находится вверху и одна нога касается земли, вертикальное ускорение показывает a. положительная тенденция к увеличению, затем продолжайте движение вперед, сместите центр тяжести вниз и коснитесь дна обеими ногами, ускорение будет противоположным. Горизонтальное ускорение уменьшается при отводе стопы и увеличивается при шаге.

1

Отраженный на графике, мы видим, что во время ходьбы вертикальное и прямое ускорения в зависимости от времени представляют собой примерно синусоидальную кривую, и в определенной точке наблюдается пик, в котором ускорение в вертикальном направлении изменяется больше всего. Пиковое значение траектории. Вычисление обнаружения и принятие решения о пороге ускорения может рассчитать количество шагов, сделанных пользователем в режиме реального времени, и на основе этого дополнительно оценить расстояние ходьбы пользователя.

2

2. Алгоритм подсчета шагов

Поскольку во время тренировки пользователь может держать устройство ровно или положить его в карман, устройство размещается в неопределенном направлении. По этой причине мы получаем синусоидальную траекторию ходьбы, вычисляя длины векторов трех ускорений.

Второй шаг — обнаружение пика. Мы записываем последнюю длину вектора и направление движения. По изменению длины вектора мы можем судить о текущем направлении ускорения и сравнивать его с последним сохраненным направлением ускорения. Если оно противоположное, это означает, что оно противоположно. текущее направление ускорения. Если оно превышает пиковое состояние, оно войдет в логику подсчета шагов для подсчета шагов, в противном случае оно будет отброшено. Скорость ходьбы пользователя можно получить путем суммирования количества пиков.

Последний шаг — устранить помехи. Портативное устройство будет иметь некоторые состояния с низкой амплитудой и быстрым подергиванием, или то, что мы обычно называем дрожанием рук, или пользователь розыгрыша хочет имитировать ходьбу, быстро и многократно встряхивая устройство в течение короткого периода времени. Если эти данные о помехах не удалены, это повлияет на точное значение пошаговой записи. Для этих помех мы можем отфильтровать их, добавив к обнаружению пороговое значение и оценку частоты шага.

3

Самая быстрая частота бега человеческого тела составляет 5 Гц, что означает, что временной интервал между двумя соседними шагами составляет не менее 0,2 секунды. Как показано на рисунке, мы установили временной интервал. В процессе записи шагов мы фильтровали высокие частоты. шум, то есть частота шага превышает 0,2 секунды. Быстрая ситуация. В то же время мы сравниваем его с последним ускорением и устанавливаем определенный пороговый уровень, чтобы судить, является ли движение действительным. Только действительное движение может записывать шаги.

3. О расширении шагомера

Вышеуказанное представляет собой принцип реализации шагомера, основанного на измерении ускорения. Если известно значение опыта ходьбы и бега, его можно превратить в измеритель расстояния и спидометра с небольшими улучшениями.

Благодаря трехосному ускорению мы можем узнать статус движения пользователя. Помимо подсчета шагов, мы также можем судить о статусе падения пользователя по кривой изменения акселератора и подавать автоматический сигнал тревоги при обнаружении падения пожилых людей и детей.