一种计步器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种计步器。
【背景技术】
[0002] 随着现代科技的发展及人们生活水平的提高，智能穿戴设备在中国逐步发展并开 始延伸到各个领域。目前，大多数的智能穿戴设备都配置有计步器，可以对人们的行走状态 或者跑步状态的进行计步。现有的计步器大多通过加速度传感器检测佩戴者腕部的加速度 信号，然后利用加速度信号的峰谷值对佩戴者进行计步。由于佩戴者日常行走过程中，摆臂 动作复杂多变，且不同佩戴者也存在着摆臂动作的差异，加之噪声的干扰，在多数情况下， 一个完整的步态周期分割会不明显。因此，进凭借合加速度信号的峰谷值来进行计步，容易 出现误计或漏计的情况。可见，现有的计步器存在着较大的误差。
【发明内容】
[0003] 本发明公开了一种计步器，能够提高对用户步行或跑步时进行计步的准确度。
[0004] 本发明公开了一种计步器，包括：
[0005] 采集模块，用于根据预设采样频率采集手臂摆动的三轴加速度；
[0006] 处理模块，用于获取预设采集时长内所述三轴加速度的基准加速度，并对所述基 准加速度进行平滑处理得到处理加速度；
[0007] 第一获取模块，用于从所述处理模块得到的所述处理加速度中获取有效特征加速 度，其中，所述有效特征加速度为所述处理加速度中特征加速度的有效值，所述特征加速度 包括峰值加速度以及谷值加速度；
[0008] 记录模块，用于记录所述第一获取模块获取到的所述有效特征加速度在所述预设 采集时长内的时间位置；
[0009] 确定模块，用于确定以目标特征加速度的时间位置为中心的第一时间窗口，其中， 所述目标特征加速度为所述有效特征加速度中的任意一个；
[0010] 计算模块，用于计算所述第一时间窗口内的处理加速度波形与第二时间窗口内的 处理加速度波形的相似度，所述第一时间窗口与所述第二时间窗口位置相邻，时长相等；
[0011] 第一判断模块，用于根据所述计算模块计算出的所述相似度，判断所述处理加速 度是否具有周期性；
[0012] 计步模块，用于在所述第一判断模块判断出所述预设采集时长内的处理加速度具 有周期性时，将所述第一时间窗口的时长确定为步态周期，并按照所述步态周期对所述处 理加速度进行计步以得到多个有效步。
[0013] 实施本发明，具有如下有益效果：
[0014] 本发明中，计步器中的采集模块，用于根据预设采样频率采集手臂摆动的三轴加 速度；处理模块，用于获取预设采集时长内三轴加速度的基准加速度，并对该基准加速度进 行平滑处理得到处理加速度；第一获取模块，用于从该处理加速度中获取有效特征加速度； 记录模块，用于记录所述有效特征加速度在所述预设采集时长内的时间位置；确定模块，用 于确定以目标特征加速度的时间位置为中心的第一时间窗口；计算模块，用于计算该第一 时间窗口内的处理加速度波形与第二时间窗口内的处理加速度波形的相似度；第一判断模 块，用于根据该相似度，判断该预设采集时长内的处理加速度是否具有周期性；计步模块， 用于在该第一判断模块的判断结果为是时，将该第一时间窗口的时长确定为步态周期，并 按照该步态周期对该处理加速度进行计步。通过本发明，计步器会对处理加速度进行筛选， 剔除无效的特征加速度，然后再通过递进式查找方法查找该预设时长内处理加速度的步态 周期，按照步态周期对用户运动进行计步，这样可以减少对用户步行或跑步时计步的误计 或漏计情况，提高计步准确度。
【附图说明】
[0015] 为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附 图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域 普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1是本发明公开的一种计步器的结构示意图；
[0017] 图2是本发明公开的另一种计步器的结构示意图；
[0018] 图3是本发明公开的一种计步器计步时的波形示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合本发明中的附图和实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
[0020] 本发明公开了一种计步器，能够提高对用户步行或跑步时进行计步的准确度。以 下分别进行详细说明。
[0021] 请参阅图1，图1是本发明公开的一种计步器的结构示意图。如图1所示，该计步 器100可以包括以下模块：
[0022] 采集模块101，用于根据预设采样频率采集手臂摆动的三轴加速度。
[0023] 本发明实施例中，采集模块101首先可以通过三轴加速度传感器检测用户手臂摆 动的三轴加速度。其中，计步器可以应用于智能手环、智能手表、智能手机等智能终端，本发 明实施例不做限定。预设采样频率可以为40Hz、50Hz，甚至100Hz，本发明实施例不做限定。
[0024] 本发明实施例中，三轴加速度传感器是基于加速度的基本原理去实现工作的，由 于加速度是个空间矢量，要准确了解物体的运动状态，必须测得其三个坐标轴上的分量 (即X轴，y轴以及z轴）。并且，在预先不知道物体运动方向的场合下，只有应用三轴加速 度传感器来检测加速度信号。由于三轴加速度传感器也是基于重力原理的，因此用三轴加 速度传感器可以实现双轴正负90度或双轴0~360度的倾角，通过校正后，其精度要高于 双轴加速度传感器大于测量角度为60度的情况。因此，三轴加速度即为空间三维坐标中X 轴、y轴以及z轴上的加速度分量。
[0025] 需要说明的是，本发明实施例中提及到的三轴加速度、基准加速度、处理加速度、 特征加速度、有效特征加速度以及目标有效特征加速度等表示的是加速度数据信号，本发 明实施例不再赘述。
[0026] 举例来说，假设预设采样频率为50Hz，那么，在IS时间内，采集模块101就可以采 集到50个三轴加速度数据。
[0027] 处理模块102,用于获取预设采集时长内该三轴加速度的基准加速度，并对该基准 加速度进行平滑处理得到处理加速度。
[0028] 本发明实施例中，当采集模块101采集到三轴加速度之后，处理模块102会获取预 设采集时长内每一组三轴加速度的基准加速度值，然后再对预设采集时长内所获取的基准 加速度进行平滑处理，得到处理加速度。需要说明的是，处理模块102对基准加速度进行平 滑处理可以消除预设采集时长内的噪音。其中，平滑处理主要是使用邻域加权平滑滤波的 方式来使预设采集时长内基准加速度信号所形成的波形较为平滑，即：
[0029] ACC[i] = ACC[i-2]/9+2*ACC[i-l]/9+ACC[i]/3+2*ACC[i+l]/9+ACC[i+2]/9。
[0030] 本发明实施例中，预设采集时长可以是ls，也可以是2s，还可以是5s，本发明实施 例不做限定。
[0031] 具体实现中，处理模块102获取预设采集时长内该三轴加速度的基准加速度的具 体方式主要是：
[0032] 计算预设采集时长内的三轴加速的平方和的二次方根，以得到该三轴加速度的基 准加速度。
[0033] 具体的，基准加速度即为每一组三轴加速度的合加速度。因此，计步器会分别对预 设采集时长内的每一组三轴加速度计算出其平方和的二次方根，从而可以得到每一组三轴 加速度对应的基准加速度。即
其中，ACC_X， ACC_Y，ACC_Z分别为计步器采集的X，Y，Z轴的加速度。
[0034] 举例来说，假设在某一时刻，采集模块101采集到的三轴加速度的数据分别为（1， 2, 2)，那么处理模块102就可以计算出该时刻的基准加速度为
[0035] 第一获取模块103,用于从上述处理模块102中得到的该处理加速度中获取有效 特征加速度。
[0036] 本发明实施例中，有效特征加速度为预设采集时长内的处理加速度中特征加速度 的有效值。其中，特征加速度包括峰值加速度以及谷值加速度。因此，有效特征加速度可以 理解为预设采集时长内处理加速度中峰谷值加速度的有效值。需要说明的是，该处理加速 度中有效特征加速度不只一个，往往是成对出现，即有效峰值加速度必然对应一个有效谷 值加速度。
[0037] 记录模块104,用于记录上述第一获取模块103获取到的有效特征加速度在预设 采集时长内的时间位置。
[0038] 本发明实施例中，当第一获取模块103从该处理加速度中获取有效特征加速度之 后，记录模块104会进步记录每一个有效特征加速度的时间位置。其中，记录模块104记录 有效特征加速度在预设采集时长内的时间位置可以理解为：各有效峰谷值加速度在预设采 集时长内所处位置所对应的时间。
[0039] 举例来说，假设预设采集时长2s获取到200个处理加速度，那么第一获取模块103 会从这200个处理加速度中获取到峰值加速度以及谷值加速度，在对峰值加速度以及谷值 加速度进行筛选之后，得到有效峰值加速度以及有效谷值加速度。假设这些有效峰值加速 度在这200个处理加速度中的位置分别为：
[0040] 有效峰值加速度在这200个处理加速度中的位置有：10、30、52、72、88、130、154、 174 以及 195 ;
[0041] 有效谷值加速度在这200个处理加速度中的位置有：24、43、67、81、116、147、163 以及191。
[0042] 那么记录模块104就可以记录这些有效峰值加速度以及有效谷值加速度在2S的 预设采集时长内中，相对于200个处理加速度所处位置所对应的时间。
[0043] 确定模块105,用于确定以目标特征加速度的时间位置为中心的第一时间窗口。
[0044] 本发明实施例中，目标特征加速度为有效特征加速度中的任意一个，本发明实施 例不做限定。因此，当第一获取模块103从该处理加速度中获取到有效特征加速度之后，记 录模块104会记录该有效特征加速度在该预设采集时长内的时间位置，然后确定模块105 会进一步确定以该有效特征加速度中的任意一个有效特征加速度（即目标特征加速度） 在时间轴上的位置所对应的时间点为中心的第一时间窗口，该第一时间窗口是预先设定的 一个时间窗口最小值，且该第一时间窗口的时长小于预设米集时长的，可以为ls，也可以为 2s，还可以是最小单步时长等，本发明实施例不做限定。
[0045] 本发明实施例中，目标特征加速度可以是有效特征加速度中的峰值加速度，也可 以是有效特征加速度中的谷值加速度，本发明实施例不做限定。
[0046] 计算模块106,用于计算该第一