基于加速度的計步算法和步長計算研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著社會的發(fā)展，人們越來越注重自己的健康，而步行和跑步又是一種方便有效的鍛煉方式，這使得人們對精確計步的需求越來越大。人體步行和跑步時的信息可以通過加速度傳感器獲取，給獲得的加速度加以適當(dāng)?shù)乃惴纯捎嬎愠鋈梭w步行時的步數(shù)和步長。本文在此背景下研究已有的計步算法，并在其基礎(chǔ)上提出新的計步算法和計算步長的算法。目前已有的計步算法主要是利用在某個方向具有明顯周期性變化的加速度來實現(xiàn)精確計步，如人體步行和跑步時腰部運動的加速度。本文在深入研究針

2、對腰部加速度的計步算法后，提出新的計步算法。新的計步算法改進了動態(tài)閾值的計算方法，并增加了步伐搜索和識別步行狀態(tài)的功能，從而使其可以利用變化不太穩(wěn)定的手臂加速度來實現(xiàn)精確計步。
　　本文通過分析人體步行和跑步時的加速度和所需閾值間的關(guān)系，為計步算法所使用的動態(tài)閾值構(gòu)造一個計算公式。首先選擇具有不同步行特征的人在可控的條件下步行來獲取大量的加速度數(shù)據(jù)并記錄實際步數(shù)。依據(jù)加速度和實際步數(shù)推斷出不同加速度下所對應(yīng)的理想閾值。然后利用數(shù)理

3、統(tǒng)計的方法對這些加速度和閾值進行分析，尋找它們的內(nèi)在規(guī)律并建立加速度和閾值之間的回歸方程即動態(tài)閾值公式。
　　本文將步長計算與計步算法結(jié)合，通過對每次跨步中前進方向的加速度進行積分來計算步長，并使用一個校正因子有效地去除測得加速度中的干擾成分，從而實現(xiàn)精確計算步長。
　　最后本文使用不同步態(tài)特征的測試者以不同步速測得的加速度數(shù)據(jù)來檢驗計步算法和步長計算的精確度，其中本文提出的計步算法利用手臂加速度計步的精確度可達97％以上，