一种防作弊计步装置的制作方法

本实用新型属于测量车辆、人员、动物或其他运动的固态物体在地面行驶的距离，例如，应用里程计或应用计步器的技术领域，具体是涉及一种防作弊计步装置。

背景技术：

跑步是目前最为广泛的群众运动之一，包括人们日常的跑步锻炼、朋友间的跑步竞赛和一些官方的跑步竞技。但目前的产品如智能手机计步、手环或其他穿戴设备等，由于目前的排名、积分和奖励机制，造成很多人使用作弊装置模拟手臂或脚的摆动进行作弊。实用新型专利(CN205246090U)所提出的通过蓝牙信号强度计算两脚之间距离变化的方法具有一定的防作弊功能，一定程度上提高了计步精度，但对于跑步的情况，由于双腿分开且脚步抬起，使得跑步过程中两脚之间的实际间隔差别不够明显，则难以设置阈值，造成判断错误，

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种防作弊计步装置，该一种防作弊计步装置通过将两个计步节点分别穿戴在两个脚的鞋面上，使两个计步节点与智能终端之间通常无信号遮挡，且通信距离短，通信延迟时间小，便于使节点A和节点B与智能终端的时间同步误差较小，方便检测是否使用作弊装置或者通过晃动计步器模拟跑步以造成传感器误判的方式作弊，有利于提高线上跑步运动的真实性和公平性。

为了达到上述目的，本实用新型一种防作弊计步装置，包括一对分别穿戴在两只脚鞋面上的计步感应装置和同时与计步感应装置连接的智能终端；所述计步感应装置包括壳体和设置在壳体内的电源、电源开关、微控制器、三轴加速度计和蓝牙装置，所述电源分别与微控制器、三轴加速度计和蓝牙装置连接，所述三轴加速度计与微控制器连接，所述微控制器与蓝牙装置连接。

进一步，所述智能终端设置为智能手机。

进一步，所述壳体靠近脚裸处设置有绑带，所述绑带两端设置有相互粘接的粘接带。

进一步，所述壳体靠近脚裸处内侧设置有垫层，所述垫层设置为海绵层。

进一步，所述壳体底部设置有卡片，所述卡片插入鞋面鞋带穿插部。

进一步，所述壳体侧壁上设置有绑绳，所述绑带固定在鞋面鞋带安装孔处。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型一种防作弊计步装置通过将两个计步节点分别穿戴在两个脚的鞋面上，使两个计步节点与智能终端之间通常无信号遮挡，且通信距离短，通信延迟时间小，便于使节点A和节点B与智能终端的时间同步误差较小，方便检测是否使用作弊装置或者通过晃动计步器模拟跑步以造成传感器误判的方式作弊，有利于提高线上跑步运动的真实性和公平性。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型一种防作弊计步装置的控制原理图；

图2为本实用新型一种防作弊计步装置的结构示意图。

附图标记：1-壳体；2-鞋体；3-鞋面；4-鞋孔；5-卡片；6-脚裸；7-绑带；8-绑绳；9-垫层。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示为本实用新型一种防作弊计步装置的结构示意图；本实用新型一种防作弊计步装置，包括一对分别穿戴在两只脚鞋面上的计步感应装置和同时与计步感应装置连接的智能终端；所述计步感应装置包括壳体1和设置在壳体1内的电源、电源开关、微控制器、三轴加速度计和蓝牙装置，所述电源分别与微控制器、三轴加速度计和蓝牙装置连接，所述三轴加速度计与微控制器连接，所述微控制器与蓝牙装置连接。

本实施例通过将两个计步节点分别穿戴在两个脚的鞋面上，使两个计步节点与智能终端之间通常无信号遮挡，且通信距离短，通信延迟时间小，便于使节点A和节点B与智能终端的时间同步误差较小，方便检测是否使用作弊装置或者通过晃动计步器模拟跑步以造成传感器误判的方式作弊，有利于提高线上跑步运动的真实性和公平性

进一步，优选的所述智能终端设置为智能手机。

进一步，优选的所述壳体1靠近脚裸6处设置有绑带7，所述绑带7两端设置有相互粘接的粘接带，该结构在足部通过鞋孔4穿上鞋体2后，将壳体安装在鞋面3上，通过绑带7将壳体绑扎固定，有利于将壳体1固定在鞋面上。

进一步，优选的所述壳体1靠近脚裸6处内侧设置有垫层9，所述垫层9设置为海绵层，该结构有利于避免脚裸与壳体1之间摩擦，避免步行时产生干扰。

进一步，优选的所述壳体1底部设置有卡片5，所述卡片6插入鞋面鞋带穿插部，该结构可以避免壳体在鞋面上左右晃动，提高壳体的稳定性。

进一步，优选的所述壳体1侧壁上设置有绑绳8，所述绑带8固定在鞋面3鞋带安装孔处动，该结构避免人在步行时，壳体前端出现甩动，提高数据真实性。

本实用新型一种防作弊计步装置的计步方法，其步骤如下：

1)计步感应装置A(简称节点A)和计步感应装置B(简称节点B)实现时钟同步：智能终端的APP启动后，首先搜索节点A并自动建立蓝牙连接；蓝牙连接建立时刻，智能终端和节点A同时启动逻辑时间计时；节点A的微控制器采用中断方式检测蓝牙是否连接，蓝牙连接状态转换为同步和双向连接，此时认为智能终端和节点A的逻辑时间为同步的；随后智能终端搜索节点B并自动建立蓝牙连接，连接建立时刻，节点B内部中断检测连接并启动内部逻辑时间计时，智能终端存储节点B逻辑时间与节点A逻辑时间的偏差值δ，随后对于接收到的节点B的数据，其对应的逻辑时间均加上δ时间；由于节点穿戴在鞋面，与智能终端之间通常无信号遮挡，且通信距离短，通信延迟时间小，因此可以认为节点A和节点B与智能终端的时间同步误差较小；每次蓝牙连接过程，均需重新进行时钟同步操作；为了保证时钟同步长期的可靠性，当节点A和节点B长期工作时，智能终端间隔T0时间(T0取决于节点A和B的计时精度)主动发起一次时钟同步操作，具体操作是智能终端主动断开节点A和节点B的蓝牙连接，断开完成后，快速依次重新连接节点A和节点B，实现时钟的同步；

2)采集加速度计数据并处理：时钟同步完成后，节点A和B微控制器分别以50Hz采集三轴加速度计数据Ax、Ay、Az；首先得到三轴合加速度：

由于步行或跑步过程中的振动，加速度计会有较大噪声，并可能出现野值，因此首先对数据进行抗野值处理，判断野值的方法为：

L为预先设定的分析窗长度；若上式不成立，则判断为不是野值；若上式成立，则判断为野值，以前面两个时刻的数据做线性外推得到

野值处理后，将外推的数据加入传感器序列中，再进行低通滤波以减小高频噪声：

其中，a_k和b_j均为低通滤波器的参数；

对于低通滤波后的L长度窗口数据，使用波峰波谷检测算法进行计步检测，得到窗口内的步数；

3)防作弊检测：通常计步作弊只会长时间持续作弊，短时间的作弊对于计步数据和排名等无实质意义；为了降低系统功耗，传感器节点间隔T1时间；T1为离线设计存储的一组伪随机数，采用固定时间间隔容易被作弊装置破解；向智能终端发送一次防作弊数据进行作弊检测；当检测到作弊时，智能终端向传感器节点发送一次防作弊确认命令，传感器节点再发送一次防作弊数据进行确认；若确定为作弊，则检测作弊时间段内的所有计步数据将被扣除。传感器节点向智能终端发送的防作弊数据包括：最近一次计步周期内的合加速度波峰值、合加速度波峰对应的逻辑时间、合加速度波谷值、合加速度波谷对应的逻辑时间、计步周期的时间长度、当前时刻到上一个防作弊检测时间段内的总步数；

4)计步统计：当检测到作弊时，智能终端向传感器节点发送一次防作弊确认命令，传感器节点再发送一次防作弊数据进行确认；若确定为作弊，则检测作弊时间段内的所有计步数据将被扣除。

进一步，在步骤3)中，优选的智能终端收到节点A和节点B数据后，依次将数据通过以下四个判决条件：

a)由于实际行走或跑步过程中，节点A和节点B分别对左右脚计步，因此两个节点的步数SC_A、SC_B应相等，考虑到意外情况，允许一定阈值，判决依据为：

b)根据波谷到波峰的时间与单步总时间的占比可以区别是否为类单摆运动引起的计步，判决依据为：

c)同一用户的波峰和波谷值在左右脚应无明显差别，判决依据为：

d)用户行走或跑步必然为两脚交替进行，即节点A和节点B的合加速度曲线的相位应有明显不同，判决依据为：

|2×Tpeak_A-Tpeak_B-Tvalley_B|＜Threshold4

当上述判决条件满足四个时，防作弊检测通过；

满足两个或三个时，智能终端请求再次发送防作弊数据，根据新的数据进一步判断，若仍不符合要求，则防作弊检测失败，视为作弊；

仅满足一个或全部不满足判决条件时，直接判断为防作弊检测失败，视为作弊。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。