[发明专利]一种步态检测环

权利要求书

1.一种步态检测环，包括本体和连接在该本体上的环部，使用时，所述环部套在使用者的脚踝处，所述本体中设置有传感器模块、蓝牙模块、中央处理单元和电源模块，所述中央处理单元分别与传感器模块和蓝牙模块双向电性连接，所述电源模块与传感器模块、蓝牙模块和中央处理单元单向电性连接，用于为其提供电力；其特征在于：

所述传感器模块用于采集使用者在行走过程中的膝关节弯曲角度、脚底倾斜角度以及腿的摆动加速度；

所述中央处理单元用于对传感器模块采集的数据进行处理，计算出使用者的步行周期、步长、步频和步速，并结合人体正常步态参数范围进行比对，判断出使用者的步态健康状况；

所述蓝牙模块用于将使用者的步行周期、步长、步频和步速以及使用者的步态健康状况发送到与其建立无线通信连接的智能手机或助行装置的显示界面上。

2.根据权利要求1所述的步态检测环，其特征在于：所述传感器模块中设置有陀螺仪和加速度计，所述陀螺仪用于采集使用者的膝关节弯曲角度和脚底倾斜角度的步态角度数据，所述加速度计用于采集使用者的腿的摆动加速度数据。

3.根据权利要求2所述的步态检测环，其特征在于：在使用者步行过程中，若后一个步态角度和腿的摆动加速度这两个数据，与前一个步态角度和腿的摆动加速度相同或趋近相同时，则认为使用者行进了一个步行周期，并记录该步行周期的时间值。

4.根据权利要求3所述的步态检测环，其特征在于：一个步行周期的行进步数记为n＝2，包括左脚和右脚各行进一步，总步数N依次累加，以实现统计步数功能。

5.根据权利要求4所述的步态检测环，其特征在于：使用者的腿长为l，一个步行周期内，使用者同侧脚的跨距角度为θ，通过公式L²＝l²+l²-2l²cosθ计算使用者的步长L，单位是cm。

6.根据权利要求5所述的步态检测环，其特征在于：将使用者行走的总步数N，结合该步态检测环与智能手机或助行装置同步之后的计步总时间T，得出步频f＝N/T，单位是steps/min。

7.根据权利要求6所述的步态检测环，其特征在于：将使用者行走的总步数N，结合使用者的步长L，得出行走的总距离S＝N*L；再结合计步总时间T，得出步速v＝S/T，单位是m/min。

8.根据权利要求1所述的步态检测环，其特征在于：所述人体正常步态参数范围包括：步行周期：1～1.32s；步长：50～80cm；步频：95～125steps/min；步速：65～95m/min；将步态健康状况分为I级和II级，I级的步态参数在人体正常步态参数范围内，表明使用者步态健康状况正常；II级的步态参数在人体正常步态参数范围外，表明使用者步态健康状况欠佳。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的步态检测环，其特征在于，其工作流程包括以下步骤：

步骤S410、当使用者佩戴步态检测环进行行走锻炼时，通过智能手机或助行装置上的相关APP开启步态检测环的工作模式；

步骤S420、所述传感器模块开始采集运动数据，包括步骤S422和步骤S424；

步骤S422、所述加速度计采集使用者的腿的摆动加速度数据；

步骤S424、所述陀螺仪采集使用者的膝关节弯曲角度和脚底倾斜角度的步态角度数据；

步骤S430、所述中央处理单元接收传感器模块采集的数据；

步骤S440、所述中央处理单元对接收的数据进行处理，计算出使用者的步行周期、步长、步频和步速；

步骤S450、所述蓝牙模块接收使用者的步行周期、步长、步频和步速；

步骤S460、所述蓝牙模块将使用者的步行周期、步长、步频和步速无线传输至与其连接的智能手机或助行装置的显示界面上；

步骤S470、所述中央处理单元将使用者的步行周期、步长、步频和步速，与人体正常步态参数范围进行比较，得出使用者的步态健康状况，并通过蓝牙模块将该步态健康状况无线传输至与其连接的智能手机或助行装置的显示界面上；

步骤S480、所述智能手机或助行装置判断步态检测环的工作模式是否关闭，是则进入步骤S490，否则返回步骤S420；

步骤S490、停止步态检测环的工作模式。