步態識別方法以及相應的計步器的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開的各實施方式涉及計步器領域，更具體地涉及一種步態識別方法以及相應的計步器。
【背景技術】
[0002]隨著人們健康意識的加強，人們更加注重日常活動中的運動量。計步器作為一種小型的健身裝備，可以幫助人們記錄每天的運動量及能量消耗，供人們評估運動量是否達標以及幫助人們制定更合理的健身計劃。
[0003]走路模式一般包括五種運動:靜止、步行、上樓、下樓、跑步。在計步處理時，如果能夠有效區分不同走路狀態，必然提高計步的精確度。一般來說，跑步與其他走路狀態在步頻和能量消耗上都存在顯著差異。快速準確地識別跑步與其他走路狀態，能夠提高步態計數和運動消耗能量計算時的準確度。
[0004]現有技術中，公開號為CN101881625A的專利中提出通過合成加速度的幅度范圍來判斷走路或跑步，該方法存在這樣一個問題:當人快速走路時，擺臂頻率也同步提高，手臂在前后方向和垂直方向的運動加速度的變化值增大，這將對合成加速度的幅值產生影響，導致快走被識別為跑步。公開號為US20140074431的專利中提出了根據合成加速度信號的頻率范圍判斷走路或跑步，該方法中依然存在慢跑和快走易被錯誤識別的問題。
[0005]而在公開號為CN104075730A的專利中，提出了根據最大變化量加速度軸和垂直地面軸的加速度變化量，來判斷運動狀態和步態識別。通過最大加速度變化軸向和另一軸向加速度變化值之差來判斷是否需要變更計步方案，該方法存在的問題是:其每個跨步都進行一次運動狀態識別，而人的運動過程具有持續性，過于頻繁的運動狀態識別容易產生誤差，且該發明沒有對可能產生的計步誤差進行分析，并進而提出計步補償方案。

【發明內容】

[0006]針對現有技術的不足，本公開的目的之一在于提供一種改進的步態識別方法和相應的計步器。
[0007]通過本公開改進的步態識別方法，可以用于有效地識別跑步和其他走路模式，并將其應用于步態識別及計步，其中步態識別過程可以至少包括完整步態的判斷、有效步態的識別，以及基于有效步態所進行的計步和計步補償。
[0008]其中，本公開的步態識別方法的發明構思主要在于根據運動持續性原理，將前一時間段(例如前一秒)識別出的運動狀態應用于后一時間段(例如后一秒)的運動步態識別；根據運動狀態，設置相應的動態閾值用于識別步態參數；以及在識別出運動狀態發生轉變時，需視情況進行計步補償。由于在正確的運動狀態下，步態識別過程中的動態閾值設定將更準確，計步結果也更精確。
[0009]因此，根據本公開的第一方面，提供了一種步態識別方法，包括以下步驟:采集腕部運動時的加速度信號，所述加速度信號包括第一敏感軸信號和第二敏感軸信號；根據之前步態的運動狀態，選擇所述第一敏感軸信號和第二敏感軸信號之一作為當前步態的識別信號；以及基于之前步態所預先設定的動態閾值，通過判斷所述當前步態的識別信號的波峰段和波谷段之間的轉換來確定當前步態是否為完整步態。
[0010]根據本公開的進一步實施例，可以根據當前步態的時間長度和峰峰值判斷當前步態是否為有效步態，并相應地計步。
[0011]根據本公開的進一步實施例，還包括:如果當前未進行運動狀態判斷的所述加速度信號的時間長度滿足第一預定時間，則結合所述第一敏感軸信號和第二敏感軸信號來判斷所述第一預定時間內的運動狀態。
[0012]根據本公開的進一步實施例，還包括:如果當前步態的時間長度達到第二預定時間值，則舍棄當前步態的步態參數，初始化所述步態參數，開始下一步態的識別。
[0013]根據本公開的進一步實施例，其中所述第一預定時間內的運動狀態的判斷包括以下三個判斷:第一判斷:判斷所述第二敏感軸信號的最大變化量是否大于第一閾值；第二判斷:判斷所述第一敏感軸信號、第二敏感軸信號的最大變化量之和是否大于第二閾值；第三判斷:判斷所述第二敏感軸信號的最大值和最小值的均值的絕對值是否大于第三閾值；其中，如果上述3個判斷的結果均是前者大于后者，則判斷所述第一預定時間內的運動狀態為跑步狀態，否則為其他走路狀態。
[0014]根據本公開的進一步實施例，所述第一預定時間內的運動狀態的所述判斷還包括:通過所述第一判斷和所述第二判斷，將慢走與快走、跑步狀態區分開，以及進一步通過所述第三判斷，將快走與跑步狀態區分，從而實現慢走、快走和跑步狀態三者的區分。
[0015]根據本公開的進一步實施例，其中所述動態閾值是根據所述之前步態的步態參數確定的。
[0016]根據本公開的進一步實施例，其如果當前步態的運動狀態為跑步狀態，則保持當前的動態閾值不變，并作為下一步態的動態閾值；所述跑步狀態下的動態閾值基于所述加速度傳感器的第二敏感軸信號的值進行設定。
[0017]根據本公開的進一步實施例，其中如果當前步態的運動狀態為除跑步狀態外的其他走路狀態，則動態閾值基于所述加速度傳感器的第一敏感軸信號的值進行設定。
[0018]根據本公開的進一步實施例，其中如果當前步態的運動狀態為除跑步狀態外的其他走路狀態，還依照以下步驟設定下一步態的動態閾值:如果當前步態為無效步態，則下一步態的動態閾值為當前識別出的第一敏感軸信號的最大值和最小值的均值；如果當前步態為有效步態，但前一步態為無效步態，則下一步態的動態閾值為當前步態的波峰值和波谷值的均值；如果當前步態和前一步態均為有效步態，則下一步態的動態閾值dyn_thre =(thre2+thre3X3)/4，其中thre2為當前步態的波峰值與波谷值的均值，thre3為前一有效步態的波峰值和波谷值的均值。
[0019]根據本公開的進一步實施例，其中如果所述預先設定的動態閾值與當前所選擇的加速度信號的差值過大，則對所述預先設定的動態閾值進行修正。
[0020]根據本公開的進一步實施例，還包括，根據有效步態的參數信息判斷是否需要進行計步補償。
[0021]根據本公開的進一步實施例，其中如果當前步態的時間長度符合兩個連續步態的時間長度，而當前步態的總時間只比半波時長多半個步態的時間，則對計步數進行補償。
[0022]根據本公開的進一步實施例，其中如果半波時長符合半個步態的時間長度，而當前步態的總時間約為半波時長的3至4倍，則對計步數進行補償。
[0023]根據本公開的進一步實施例，其中如果識別出步態從走路模式變為跑步模式，則對計步數進行補償。
[0024]根據本公開的進一步實施例，其中如果識別出步態從跑步模式變為其他走路模式，則對計步數進行補償。
[0025]根據本公開的進一步實施例，還包括在采集完所述加速度信號之后，對所述加速度信號進行濾波。
[0026]根據本公開的進一步實施例，其中所述步態參數包括波峰值、波谷值、波峰值在步態中的相對時間點、波谷值在步態中的相對時間點以及步態的總時間長度。
[0027]根據本公開的第二方面，提供了一種計步器，其應用以上第一方面所描述的步態識別方法，具體地，其可以包括:
[0028]數據采集模塊，其采集腕部運動時的加速度信號，所述加速度信號包括第一敏感軸信號和第二敏感軸信號；
[0029]數據處理模塊，其被配置成執行以下步驟:根據之前步態的運動狀態，選擇所述第一敏感軸信號和第二敏感軸信號之一作為當前步態的識別信號；以及基于之前步態所預先設定的動態閾值，通過判斷所述當前步態的識別信號的波峰段和波谷段之間的轉換來確定當前步態是否為完整步態；以及
[0030]數據存儲模塊，其存儲所述數據采集模塊和所述數據處理模塊的數據結果。
[0031]根據本公開的進一步實施例，還包括顯示模塊，被配置成顯示所述數據處理模塊和/或數據存儲模塊輸出的信息。
[0032]根據本公開的進一步實施例，其中所述數據處理模塊還被配置成，根據當前步態的時間長度和峰峰值判斷當前步態是否有效，并相應地計步。
[0033]根據本公開的進一步實施例，還包括:外部接口模塊，其包括按鍵選擇、傳輸線接口和/或無線傳輸接口。
[0034]根據本公開的進一步實施例，其中所述數據存儲模塊還存儲歷史記錄數據。
[0035]根據本公開的第三方面，還提供了一種步態識別裝置，包括:
[0036]采集裝置，其采集腕部運動時的加速度信號，所述加速度信號包括第一敏感軸信號和第二敏感軸信號；
[0037]選擇裝置，其根據之前步態的運動狀態，選擇所述第一敏感軸信號和第二敏感軸信號之一作為當前步態的識別信號；以及
[0038]判斷裝置，其基于之前步態所預先設定的動態閾值，通過判斷所述當前步態的識別