性测量模块11和大腿部惯性测量模块21的旋转 角速度数据和加速度数据计算得到的髋关节角度；4> 2(t)表示利用大腿部惯性测量模块21 和小腿部惯性测量模块31的旋转角速度数据和加速度数据计算得到的膝关节角度； 表示利用小腿部惯性测量模块31和足面惯性测量模块41的旋转角速度数据和加速度数据 计算得到的踝关节角度；
[0050] (4-2-2) ?当[Z2 (t+nk) -Z2 (t-k) ] [Z2 (t-k) -Z2 (t-nk) ] < 0,则认为行人的步态未到 达双脚支撑期，返回步骤（2)，
[0051] 当[Z2 (t+nk)-Z2 (t-k)] [Z2 (t-k)-Z2 (t-nk)] > 0,其中，n为小于 10 的常数，k表示 行人步态双脚支撑周期，则认为行人的步态已到达双脚支撑期内，装在网关嵌入式微处理 器52中的计时器计数，其计数值记为C6nd;
[0052] (5).计算行人步频F(j)，其计算式为：
[0054] 与现有的技术相比，本发明的优点在于：
[0055] 本发明一种行人步频计算系统及其方法，该系统在行人腰部竖直方向加速度数据 达到峰值时计算行人步频具有效率高、占用微处理器资源少等优点；该方法采用行人腿部 关节角度结合行人腰部竖直方向加速度数据进行行人步频计算，在传感器数据中包含噪声 的情况下，能够准确计算行人的步频。
【附图说明】
[0056] 图1是本发明的一种行人步频计算系统的结构示意图；
[0057] 图2是本发明的一种行人步频计算方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0058] 以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0059] 如图1所示，本发明一种行人步频计算系统，它包括腰部测量装置1、大腿部测量 装置2、小腿部测量装置3、足面测量装置4以及网关5,其中，腰部量装置1和大腿部测量装 置2用于测量行人髋关节角度，大腿部测量装置2和小腿部测量装置3用于测量行人膝关 节角度，小腿部测量装置3和足面测量装置4用于测量行人踝关节角度，通过无线通信将各 个测量数据发送至网关5,在网关5中进行行人步频计算和显示，其特征在于：
[0060] 所述的腰部测量装置1安装于行人腰部位置，包括腰部惯性测量模块11、腰部嵌 入式微处理器12、腰部无线数据收发模块13,其中，
[0061] 腰部惯性测量模块11用于读取测量行人腰部的旋转角速度数据和加速度数据， 并传送给腰部嵌入式微处理器12;
[0062] 腰部嵌入式微处理器12用于接收腰部惯性测量模块11测量的旋转角速度数据以 及加速度数据；
[0063] 腰部无线数据收发模块13接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发 送给网关5 ;
[0064] 所述的大腿部测量装置2安装于行人大腿部位置，包括大腿部惯性测量模块21、 大腿部嵌入式微处理器22、大腿部无线数据收发模块23,其中，
[0065] 大腿部惯性测量模块21用于读取测量行人大腿部的旋转角速度数据和加速度数 据并传送给大腿部嵌入式微处理器22 ;
[0066] 大腿部嵌入式微处理器22用于接收大腿部惯性测量模块21测量的旋转角速度数 据以及加速度数据；
[0067] 大腿部无线数据收发模块23接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其 发送给网关5 ;
[0068] 所述的小腿部测量装置3安装于行人小腿部位置，包括小腿部惯性测量模块31、 小腿部嵌入式微处理器32、小腿部无线数据收发模块33,其中，
[0069] 小腿部惯性测量模块31用于读取测量行人小腿部的旋转角速度数据和加速度数 据并传送给小腿部嵌入式微处理器32 ;
[0070] 小腿部嵌入式微处理器32用于接收小腿部惯性测量模块31测量的旋转角速度数 据以及加速度数据；
[0071] 小腿部无线数据收发模块33接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其 发送给网关5 ;
[0072] 所述的足面测量装置4安装于行人足面位置，包括足面惯性测量模块41、足面嵌 入式微处理器42、足面无线数据收发模块43,其中，
[0073] 足面惯性测量模块41用于读取测量行人足面的旋转角速度数据和加速度数据并 传送给足面嵌入式微处理器42 ;
[0074] 足面嵌入式微处理器42用于接收足面惯性测量模块41测量的旋转角速度数据以 及加速度数据；
[0075] 足面无线数据收发模块43接收或发送旋转角速度数据以及加速度数据，将其发 送给网关5 ;
[0076]所述的网关5用于计算行人的步频F(j)，并显示行人的步频F(j)计算结果，网关 5包括网关无线数据收发模块51、网关嵌入式微处理器52、网关显示模块53,其中：
[0077] 所述网关无线数据收发模块51用于接收腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿 部测量装置3、足面测量装置4发来的各旋转角速度数据以及加速度数据，并发送给网关嵌 入式微处理器模块52 ;
[0078]所述网关嵌入式微处理器52用于计算行人的步频F (j)，并将行人的步频F (j)发 送给网关显示模块53 ;
[0079] 所述网关显示模块53用于显示行人步频F (j);
[0080] 如图2所示，本发明一种行人步频计算方法，该方法采用行人步频测量系统测量 行人步频，其步骤为：
[0081] (1)、将腰部惯性测量模块11测量腰部的竖直方向加速度数据的峰值标识表示为 Gf(J),
[0082] 若Gf (j) = 1，则确定腰部惯性测量模块11测量腰部的竖直方向加速度数据为峰 值，
[0083] 若Gf (j) = 0,则确定腰部惯性测量模块11测量腰部的竖直方向加速度数据为不 是峰值；
[0084] 初始化Gf(j)=0;
[0085] 将大腿部惯性测量模块21测量大腿部的前进方向上的加速度数据的正负标识表 示为Gz(j)，
[0086] gGz(j) =1，则确定大腿部惯性测量模块21的前进方向上的加速度数据为正值，
[0087] 若Gz (j) = 0,则确定大腿部惯性测量模块21的前进方向上的加速度数据为负值， j表不彳丁人步态周期序；
[0088] 初始化Gz(j)=0;
[0089] (2).分别将腰部测量装置1、大腿部测量装置2、小腿部测量装置3、足面测量装置 4测量的旋转角速度数据和加速度数据发送至网关5 ;
[0090] (3).采用网关5中的网关嵌入式微处理器52的测量数据，分别计算腰部惯性测量 模块11的竖直方向加速度数据的峰值标识Gf (j)和大腿部惯性测量模块21的前进方向上 的加速度数据的正负标识Gz(j)，当腰部惯性测量模块11的竖直方向加速度数据达到峰值， 即Gf (j) = 1，贝IJ转步骤（4)，否则转步骤（2);
[0091] (4).分别设置行人步态双脚支撑期后脚目标函数和前脚目标函数，计算行人步态 周期内后脚的计数值和前脚的计数值，具体方法如下：
[0092] (4-1).当Gf(j) = 1 且Gz(j) = 0 时，即Gf (j) ? (Gz(j)+1) = 1 时，计算行人步态 周期计时器的计数值Cstart，具体步骤如下：
[0093] (4-1-1).设置行人步态双脚支撑期后脚目标函数，记为Z1 (t)，计算行人步态双脚 支撑期的后脚的关节角度：
[0095] 式（1)中，0Jt)表示利用腰部惯性测量模块11和大腿部惯性测量模块21的旋 转角速度数据和加速度数据计算得到的髋关节角度；03(t)表示利用小腿部惯性测量模块 31和足面惯性测量模块41的旋转角速度数据和加速度数据计算得到的踝关节角度t为行 人步态双脚支撑周期内的时间；
[0096] (4-1-2) ?当[Z1 (t+nk) -Z1 (t-k) ] [Z1 (t-k) -Z1 (t-nk) ] < 0,则认为行人的步态未到 达双脚支撑期内，返回步骤（2)，：
[0097] 当[Z1 (t+nk)-Z1 (t-k)] [Z1 (t-k)-Z1 (t-nk)] > 0,其中，n为小于 10 的常数，k表示 行人步态双脚支撑周期，则认为行人的步态已到达双脚支撑期内，装在网关嵌入式微处理 器52中的计时器的计数，其计数值记为Cstart;
[0098] (4-2) ?当Gf(j) = 1 且Gz(j) = 1 时，即Gf (j) ? (Gz(j)+1) = 2 时，计算步态周期 计时器的计数值Cmd，具体步骤如下：
[0099] (4-2-1).设置行人步态双脚支撑期前脚目标函数，记为Z2 (t)，计算行人步态双脚 支撑期的前脚的关节角度：
[0100]Z2 (t) = <i)j(t) - <i>2 (t) + <i>3(t) (2)
[0101] 式⑵中，Mt)表示利用腰部惯性测量模块11和大腿部惯性测量模块21的旋转 角速度数据和加速度数据计算得到的髋关节角度；4>2(t)表示利用大腿部惯性测量模块21 和小腿部惯性测量模块31的旋转角速度数据和加速度数据计算得到的膝关节角度；(i>3(t) 表示利用小腿部惯性测量模块31和足面惯性测量