[发明专利]一种基于手机加速度和陀螺仪传感器的计步方法

说明书

本发明公开了一种基于手机加速度和陀螺仪传感器的计步方法，包括：步骤1，采集用户手机加速度和角速度数据，计算合加速度与合角速度幅值，将合角速度幅值存入数组al中；步骤2，对合加速度幅值进行中值滤波；步骤3，将合加速度幅值大于上阈值时的时间点记录为t1，小于下阈值时的时间点记录为t2，根据t1、t2判断是否存在疑似迈步的合加速度曲线，如果是，转入步骤4，否则转入步骤1；步骤4，将数组al中的值逐个与预设的合角速度阈值比较；步骤5，如果数组al中所有的值均不超过合角速度阈值，则判定此刻为用户迈出一步；否则判定此刻为用户原地操作手机，不计步。

技术领域

本发明涉及一种基于手机加速度和陀螺仪传感器的计步方法。

背景技术

利用手机GPS步行导航，在途经高楼、大树、天桥底等地时，由于GPS信号被遮挡，会出现定位偏差较大的情况，此时可采用惯性导航方法来辅助提高定位精度。即在定位精度变低的前一刻记录下当时的经纬度信息，并将随后每一步产生的距离和方向变化转换为经纬度变化，从而得到精度较高的定位信息。步行惯性导航的主要内容包括：计步算法、步长估算和航向算法。本发明主要针对现有计步算法存在的不足，综合利用手机加速度传感器和陀螺仪传感器，实现在不影响计步精度的前提下增强原地抗干扰能力。

目前通用的计步算法是利用手机加速度传感器得到的合加速度幅值曲线来判定用户是否迈步，该算法的优点在于计算量小、步行时可达到很高的计步精度。但由于原地抬起、上下抖动、左右晃动手机等动作产生的合加速度幅值曲线和迈步产生的合加速度曲线极其相似，仅依靠合加速度幅值曲线无法判断用户是在步行还是在原地操作手机。对于上述原地操作手机的动作，通用计步算法的误判率接近100％。

发明内容

针对通用计步算法的不足，本发明公开了一种基于手机加速度和陀螺仪传感器的计步方法，包括如下步骤：

步骤1，以100Hz频率采集用户手机加速度和角速度数据，计算合加速度与合角速度幅值，并将合角速度幅值存入数组al中；

步骤2，对合加速度幅值进行中值滤波；

步骤3，将合加速度幅值大于上阈值时的时间点记录为t1，小于下阈值时的时间点记录为t2，t1、t2单位均为ms，根据t1、t2判断是否存在疑似迈步的合加速度曲线，如果是，转入步骤4，否则转入步骤1；

步骤4，将数组al中的值逐个与预设的合角速度阈值比较；

步骤5，如果数组al中所有的值均不超过合角速度阈值，则判定此刻为用户迈出一步，将t1、t2、al重置，延迟t3时间(一般取值为330ms)后转入步骤1；否则判定此刻为用户原地操作手机，不计步，将t1、t2、al重置，转入步骤1。

步骤1包括如下步骤：

步骤1-1：以100Hz频率采集用户手机加速度和角速度数据，手机的加速度传感器获取的是沿手机x、y、z三轴方向上的加速度，分别为x_a、y_a、z_a；陀螺仪传感器获取的是绕x、y、z三轴旋转的角速度，分别为x_g、y_g、z_g，合加速度幅值为合角速度幅值为将合角速度幅值存入长度为30的数组al中；

步骤1-2：陀螺仪传感器刚开始采样时，数组al中数据个数小于30，将新获得的合角速度幅值按照al[0]～al[29]的顺序存入，al[0]为数组a1中第一个位置；数组al中数据个数达到30后，先删除最左边的数据al[0]，并将其余数据左移1位，而后将新获得的合角速度幅值存入al[29]中；目的是保存当前时刻前300ms内的合角速度幅值。