本公開涉及電子產(chǎn)品領(lǐng)域，更具體地涉及用于統(tǒng)計(jì)步數(shù)的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著健康理念的普及，健康越來(lái)越受到人們的重視，而走路和跑步也成為人們喜愛的簡(jiǎn)單卻行之有效的運(yùn)動(dòng)方式。在這種運(yùn)動(dòng)中，人們最重要的需求是方便地讓自己知道走了多少步，從而推算出自己消耗了多少能量。

目前的計(jì)步方法大多涉及對(duì)采集到的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)步信息統(tǒng)計(jì)。然而，使用加速度計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行計(jì)步會(huì)導(dǎo)致以下問題：由于加速度計(jì)具有穩(wěn)態(tài)特性，因此當(dāng)人們攜帶加速度計(jì)進(jìn)行勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)加速度計(jì)的數(shù)據(jù)可以統(tǒng)計(jì)出步數(shù)信息；然而人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)時(shí)不可能始終保持穩(wěn)定的勻速運(yùn)動(dòng)，因此在運(yùn)動(dòng)的變速過程中，通過加速度計(jì)統(tǒng)計(jì)出的步數(shù)信息經(jīng)常不太準(zhǔn)確。

此外，還存在采用陀螺儀數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行計(jì)步的方案。然而基于陀螺儀的方案存在以下問題：由于計(jì)步設(shè)備一般佩戴在手上，利用陀螺儀計(jì)步一般基于人運(yùn)動(dòng)時(shí)手臂周期性擺動(dòng)帶來(lái)的角度變化的特性，但人運(yùn)動(dòng)時(shí)手上的動(dòng)作各不相同，有的人在運(yùn)動(dòng)時(shí)習(xí)慣于將雙手放在口袋里并不擺動(dòng)，此時(shí)手臂上的陀螺儀采集到的信號(hào)的周期性程度比較差，因此計(jì)步結(jié)果也不夠準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，提供了根據(jù)本公開的用于統(tǒng)計(jì)步數(shù)的方法和設(shè)備。

根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種用于統(tǒng)計(jì)步數(shù)的方法。該方 法包括：(a)基于來(lái)自第一傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第一步數(shù)；(b)基于來(lái)自第二傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第二步數(shù)；以及(c)根據(jù)所述第一傳感器和所述第二傳感器各自的可信度，基于所述第一步數(shù)和所述第二步數(shù)來(lái)計(jì)算最終步數(shù)。

在一些實(shí)施例中，所述第一傳感器是加速度計(jì)，以及所述第二傳感器是陀螺儀。在一些實(shí)施例中，所述可信度是根據(jù)相應(yīng)傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)確定的。在一些實(shí)施例中，跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差是根據(jù)以下公式來(lái)確定的：

其中，step_len_std表示相應(yīng)傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差，step_len(i)表示第i步的跨步時(shí)耗，step_lenavg表示n個(gè)跨步時(shí)耗的平均值，且n為自然數(shù)。在一些實(shí)施例中，所述第一傳感器的可信度和所述第二傳感器的可信度分別根據(jù)以下公式來(lái)計(jì)算：

其中，cred1表示所述第一傳感器的可信度，cred2表示所述第二傳感器的可信度，step_len_std1表示第一傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差，以及step_len_std2表示第二傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差。在一些實(shí)施例中，所述最終步數(shù)是基于以下公式來(lái)計(jì)算的：最終步數(shù)＝第一步數(shù)×第一傳感器的可信度+第二步數(shù)×第二傳感器的可信度。

此外，根據(jù)本公開的第二方面，提供了一種用于統(tǒng)計(jì)步數(shù)的設(shè)備。該設(shè)備包括：第一步數(shù)計(jì)算單元，用于基于來(lái)自第一傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第一步數(shù)；第二步數(shù)計(jì)算單元，用于基于來(lái)自第二傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第二步數(shù)；以及最終步數(shù)計(jì)算單元，用于根據(jù)所述第一傳感器和所述第二傳感器各自的可信度，基于所述第一步數(shù)和所述第二步數(shù)來(lái)計(jì)算最終步數(shù)。

在一些實(shí)施例中，所述可信度是根據(jù)相應(yīng)傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)確定的，且跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差是根據(jù)以下公式來(lái)確定的：

其中，step_len_std表示相應(yīng)傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差，step_len(i)表示第i步的跨步時(shí)耗，step_lenavg表示n個(gè)跨步時(shí)耗的平均值，且n為自然數(shù)。在一些實(shí)施例中，所述第一傳感器的可信度和所述第二傳感器的可信度分別根據(jù)以下公式來(lái)計(jì)算：

其中，cred1表示所述第一傳感器的可信度，cred2表示所述第二傳感器的可信度，step_len_std1表示第一傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差，以及step_len_std2表示第二傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差。在一些實(shí)施例中，所述最終步數(shù)是基于以下公式來(lái)計(jì)算的：最終步數(shù)＝第一步數(shù)×第一傳感器的可信度+第二步數(shù)×第二傳感器的可信度。

通過使用本公開實(shí)施例的用于統(tǒng)計(jì)步數(shù)的方法和設(shè)備，可以通過對(duì)多種計(jì)步數(shù)據(jù)(例如，加速度計(jì)數(shù)據(jù)和陀螺儀數(shù)據(jù))的融合，提高計(jì)步精度，增強(qiáng)計(jì)步算法對(duì)不同人群的適應(yīng)性，擴(kuò)大計(jì)步系統(tǒng)對(duì)不同人群的覆蓋面。

附圖說(shuō)明

通過下面結(jié)合附圖說(shuō)明本公開的優(yōu)選實(shí)施例，將使本公開的上述及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，其中：

圖1是示出了根據(jù)本公開第一實(shí)施例的計(jì)步設(shè)備的示例硬件配置的框圖。

圖2是示出了根據(jù)本公開第一實(shí)施例的計(jì)步方法的示例流程圖。

圖3～5是示出了圖1所示方法中針對(duì)加速度計(jì)數(shù)據(jù)的部分處理的 示例流程圖。

圖6～8是示出了圖1所示方法中針對(duì)陀螺儀數(shù)據(jù)的部分處理的示例流程圖。

圖9是示出了根據(jù)本公開第二實(shí)施例的用于統(tǒng)計(jì)步數(shù)的通用方法的示例流程圖。

圖10是示出了根據(jù)本公開第二實(shí)施例的用于執(zhí)行圖9所示方法的計(jì)步設(shè)備的各個(gè)示例功能單元的框圖。

具體實(shí)施方式

首先應(yīng)當(dāng)理解：盡管下面提供了本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)，但是實(shí)際上可以使用任何技術(shù)(不管是當(dāng)前已知的還是現(xiàn)有的)來(lái)實(shí)現(xiàn)所公開的設(shè)備和/或方法。本公開不應(yīng)以任何方式受限于以下說(shuō)明的包括本文所示和所述的示例設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)在內(nèi)的說(shuō)明性實(shí)現(xiàn)、附圖和技術(shù)，而是可以在所附權(quán)利要求及其完全等價(jià)物的范圍內(nèi)修改本公開。

此外，應(yīng)當(dāng)注意：盡管以下描述某些具體實(shí)施例，但不代表這些具體實(shí)施例是實(shí)現(xiàn)本公開的最小/最優(yōu)方案。換言之，可以采用這些實(shí)施例中的部分技術(shù)特征作為一個(gè)完整的技術(shù)方案，也可以采用這些實(shí)施例中未說(shuō)明的其他等價(jià)、替代、備選技術(shù)特征與本公開相結(jié)合的技術(shù)方案作為一個(gè)完整的技術(shù)方案。因此，本公開的保護(hù)范圍不限于這些具體實(shí)施例，而是涵蓋本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開的教導(dǎo)所能做出的各種修改、替換、添加、刪除等。

在正式描述本公開的實(shí)施例之前，將首先介紹一下在下文中可能用到的術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)用于幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本公開的方案進(jìn)行全面和透徹的理解。因此，除非上下文另行明確規(guī)定，否則術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)以本領(lǐng)域技術(shù)人員所慣常理解的含義相同，而不應(yīng)當(dāng)過分拘泥于其字面意思或被過度解讀。

mems(micro-electromechanicalsystems)：mems傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來(lái)的新型傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，其具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量 化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。同時(shí)，微米量級(jí)的特征尺寸使得它可以完成某些傳統(tǒng)機(jī)械傳感器所不能實(shí)現(xiàn)的功能。

步數(shù)檢測(cè)：根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)特征，利用軟件算法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)步數(shù)檢測(cè)的方法。

步態(tài)：指人體行走的方式，是一種復(fù)雜的行為特征，經(jīng)研究人體的步態(tài)具有較強(qiáng)的個(gè)體獨(dú)有特性。

跨步耗時(shí)或跨步時(shí)耗：通常是指跨過一步所消耗的時(shí)間。

如上所述，基于加速度計(jì)的步數(shù)統(tǒng)計(jì)方案通常涉及以下操作。首先，需要通過加速度計(jì)傳感器來(lái)采集加速度值。例如，使用者佩戴上具有加速度計(jì)傳感器的計(jì)步器進(jìn)行跑步運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)步器的三軸加速度傳感器會(huì)輸出三個(gè)相互垂直方向上的加速度，設(shè)其分別為x軸加速度、y軸加速度和z軸加速度。一般情況下，采集相同數(shù)量的x軸、y軸和z軸加速度數(shù)據(jù)，設(shè)采集的數(shù)據(jù)數(shù)量均為n1個(gè)。

然后，根據(jù)各個(gè)加速度數(shù)據(jù)來(lái)選擇計(jì)算基準(zhǔn)軸。例如，對(duì)采集的x軸、y軸、z軸上的n1個(gè)加速度數(shù)值分別計(jì)算其加速度的平均值，并選取具有最大平均值的軸作為計(jì)算基準(zhǔn)軸。接下來(lái)，對(duì)各個(gè)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字濾波。具體地，對(duì)于計(jì)算基準(zhǔn)軸輸出的連續(xù)n2個(gè)加速度數(shù)值，將其求平均值后作為濾波后的加速度數(shù)值進(jìn)行輸出。然后，將濾波輸出的有效加速度數(shù)值存儲(chǔ)至n3個(gè)寄存器中。如果n3個(gè)寄存器已滿，則可以例如將最早存儲(chǔ)的加速度數(shù)值刪除，以存儲(chǔ)最新的加速度數(shù)值。然后，查找出n3個(gè)寄存器中所存儲(chǔ)的加速度的最大值max和最小值min，利用公式dyn_threshold＝(max+min)/2求出實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)閾值dyn_threshold。

接下來(lái)，最新采集的濾波后加速度數(shù)值與上一次采集的加速度數(shù)值做差處理，并判斷差值的絕對(duì)值是否大于預(yù)定義精度precision，其中，precision＞0。如果大于預(yù)定義精度，則執(zhí)行下一步驟；如果小于或等于預(yù)定義精度，則表明依據(jù)本次輸出的加速度數(shù)值不足以判斷使用者是否有效邁出了一步，執(zhí)行實(shí)時(shí)濾波。然后，判斷最新采集的濾波后加速度數(shù)值是否大于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)閾值。如果大于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)閾值，則判斷最新采集的濾波后加速度數(shù)值大于上一次采集的加速度數(shù)值是否 成立。如果成立，則表明此時(shí)加速度曲線的斜率為正，可以判定使用者有效地邁出了一步。如果不成立，則表明此時(shí)加速度曲線的斜率為負(fù)，不可判定使用者有效地邁出了一步。如果最新采集的濾波后加速度數(shù)值小于或等于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)閾值，則將其舍去。

然而，由于加速度計(jì)具有穩(wěn)態(tài)特性，當(dāng)人們攜帶加速度計(jì)進(jìn)行勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)加速度計(jì)的數(shù)據(jù)能比較準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出步數(shù)信息。但人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)時(shí)不可能始終保持穩(wěn)定的勻速運(yùn)動(dòng)，因此在運(yùn)動(dòng)的變速過程中，通過加速度計(jì)統(tǒng)計(jì)出的步數(shù)信息是不太準(zhǔn)確的。

鑒于加速度計(jì)具有很好的穩(wěn)態(tài)特性且測(cè)量值隨時(shí)間變化極小，但極易受外部干擾，且鑒于陀螺儀具有高動(dòng)態(tài)特性，受外部干擾小，但測(cè)量值隨時(shí)間變化大，因此在本公開的實(shí)施例中，可以將加速度計(jì)和陀螺儀的優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)。換言之，可以用恰當(dāng)?shù)姆绞綄烧哌M(jìn)行數(shù)據(jù)融合，以有效地提高計(jì)步精度，擴(kuò)大計(jì)步設(shè)備的普適性。更一般地，對(duì)于具有不同特性的多種(例如，2種或2種以上)計(jì)步方式，可以根據(jù)恰當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)它們的計(jì)步數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以提高計(jì)步精度。

例如，在運(yùn)動(dòng)(例如，散步/健步/跑步)的變速過程中，根據(jù)陀螺儀的高動(dòng)態(tài)特性，融合了陀螺儀的數(shù)據(jù)能較準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)步數(shù)信息。而在運(yùn)動(dòng)(例如，散步/健步/跑步)過程中，當(dāng)手臂的擺動(dòng)形態(tài)和腿部的擺動(dòng)形態(tài)不太一致時(shí)(例如有的人在運(yùn)動(dòng)時(shí)習(xí)慣于將雙手放在口袋里并不擺動(dòng))，此時(shí)手臂上的陀螺儀采集到的信號(hào)的周期性程度比較差，然而融合加速度計(jì)的數(shù)據(jù)能較準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)步數(shù)信息。通過對(duì)加速度計(jì)數(shù)據(jù)和陀螺儀數(shù)據(jù)的融合，提高計(jì)步精度，增強(qiáng)計(jì)步算法對(duì)不同人群的適應(yīng)性，擴(kuò)大計(jì)步系統(tǒng)對(duì)不同人群的覆蓋面。

以下，將結(jié)合圖1～8來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本公開一些實(shí)施例的用于將加速度計(jì)數(shù)據(jù)和陀螺儀數(shù)據(jù)加以融合的復(fù)合計(jì)步方法。

圖1是示出了根據(jù)本公開第一實(shí)施例的計(jì)步設(shè)備100的示例配置的框圖。在圖1所示示例中，計(jì)步設(shè)備100可以包括處理器110、存儲(chǔ)器120、加速度計(jì)傳感器130和陀螺儀傳感器140。如圖1所示，這些組件可以通過總線150彼此通信。然而，本公開不限于此，實(shí)際上部分或全部組件之間可以直接通信，而不經(jīng)過總線150。例如，存儲(chǔ) 器120、加速度計(jì)傳感器130和陀螺儀傳感器140可以與處理器110直接相連(例如，經(jīng)由處理器110提供的相應(yīng)管腳和引線)。然而，為了說(shuō)明的方便和直觀，依然以圖1為例。

更具體地，計(jì)步設(shè)備100可以是移動(dòng)設(shè)備，例如手機(jī)等，也可以是可穿戴設(shè)備，例如智能手環(huán)、智能眼鏡、智能頭帶、智能鞋等。其可以根據(jù)使用者的需要而采用任何特定形式。此外，在一些備選實(shí)施例中，計(jì)步設(shè)備100也可以是不包括加速度計(jì)傳感器130和陀螺儀傳感器140的設(shè)備。例如，其可以是臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板電腦、基站、機(jī)頂盒等。盡管其本身并不具備檢測(cè)用戶運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的傳感器(例如，加速度計(jì)傳感器130和/或陀螺儀傳感器140)，其可以通過從用戶隨身攜帶的運(yùn)動(dòng)傳感器接收相應(yīng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行根據(jù)本公開實(shí)施例的復(fù)合計(jì)步工作。也就是說(shuō)，只要能夠獲得用戶的上述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)(包括但不限于：陀螺儀數(shù)據(jù)和/或加速度數(shù)據(jù)等)，任何電子設(shè)備均可作為本公開實(shí)施例的計(jì)步設(shè)備100。

計(jì)步設(shè)備100的處理器110可以是通用處理器，例如cpu(中央處理單元)、微處理器、微控制器(mcu)等，其也可以是專用處理器，例如現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)、專用集成電路(asic)等。此外，在計(jì)步設(shè)備100的存儲(chǔ)器120中可以存儲(chǔ)用于使得處理器110能夠執(zhí)行根據(jù)本公開實(shí)施例的方法的指令和數(shù)據(jù)。

為了說(shuō)明的簡(jiǎn)便，以下將以計(jì)步設(shè)備為便攜式移動(dòng)設(shè)備或可穿戴設(shè)備(例如，智能電話或智能手環(huán))為例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明，其上可具備加速度計(jì)傳感器130和陀螺儀傳感器140。

圖2示出了根據(jù)本公開第一實(shí)施例的計(jì)步方法200的整體流程圖。如圖2所示，方法200可以包括步驟s210～s232。根據(jù)本公開的一些實(shí)施例，方法200的一些步驟可以單獨(dú)執(zhí)行或組合執(zhí)行，以及可以并行執(zhí)行或順序執(zhí)行，并不局限于圖2所示的具體操作順序。例如，盡管步驟s222和s224的序號(hào)在步驟s210～s220之后，但是實(shí)際上它們的步驟可以并行執(zhí)行，或者步驟s222和s224可以部分或全部在步驟s210～s220之前或之后執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，方法200可以由圖1所示的計(jì)步設(shè)備100和/或圖10所示的計(jì)步設(shè)備1000來(lái)執(zhí)行。

如圖2所示，方法200可以從步驟s210或s222開始執(zhí)行或從這二者同時(shí)開始執(zhí)行。大致上，步驟s210～s220涉及根據(jù)加速度計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)統(tǒng)計(jì)第一步數(shù)；步驟s222～s224涉及根據(jù)陀螺儀數(shù)據(jù)來(lái)統(tǒng)計(jì)第二步數(shù)；以及步驟s226～s232涉及根據(jù)這兩種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)得到最終的復(fù)合計(jì)步數(shù)據(jù)。

在步驟s210中，計(jì)步設(shè)備100(更具體地，處理器110)可以從加速度計(jì)傳感器130獲得用戶的加速度計(jì)數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)用戶佩戴上計(jì)步設(shè)備100進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，如前所述，三軸加速度傳感器130會(huì)輸出當(dāng)采樣率為fs時(shí)三個(gè)相互垂直方向上(例如，x軸/y軸/z軸)的加速度值。

在步驟s212中，可以對(duì)所得到的三軸加速度值進(jìn)行預(yù)處理，以下結(jié)合圖3來(lái)具體描述該預(yù)處理。圖3示出了在圖2所示方法200中針對(duì)加速度計(jì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理的示例方法300。該預(yù)處理300可包含3個(gè)子過程：降采樣310、頻域干擾抑制320、和滑動(dòng)窗口濾波330。在一些實(shí)施例中，降采樣過程310涉及將加速度計(jì)傳感器130的加速度計(jì)數(shù)據(jù)的采樣率降至例如50hz(本公開不限于此)。

此外，在頻域干擾抑制過程320中，通過計(jì)算三軸自相關(guān)函數(shù)，可以檢測(cè)干擾頻點(diǎn)范圍，并對(duì)其進(jìn)行陷波。更具體地，圖4中的方法400詳細(xì)示出了頻域干擾抑制過程320的各步驟s410～s430。鑒于附圖中的各步驟的順序、輸入和輸出明確，且各個(gè)步驟本身均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，因此本公開中省略對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。

回到圖3，在滑動(dòng)窗口濾波330中，可以將窗長(zhǎng)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)(經(jīng)過例如前述頻域干擾抑制后的數(shù)據(jù))的平均值作為其輸出。經(jīng)過上述預(yù)處理過程，可以有效地抑制傳感器數(shù)據(jù)中的干擾/噪聲，使得后續(xù)檢測(cè)更為精準(zhǔn)、可靠。

回到圖2的步驟s214，在步驟s214中，可以選擇基準(zhǔn)軸。例如，在一些實(shí)施例中，通過計(jì)算傳感器數(shù)據(jù)的峰峰值，可以選取峰峰值最大的軸作為基準(zhǔn)軸數(shù)據(jù)。在備選實(shí)施例中，也可以選取三軸數(shù)據(jù)模作為基準(zhǔn)軸數(shù)據(jù)。

接下來(lái)在步驟s216中，可以執(zhí)行動(dòng)態(tài)精度濾波。具體地，在一 些實(shí)施例中，首先將t-1時(shí)刻值賦給t-2時(shí)刻值。然后，將當(dāng)前時(shí)刻最新采集的濾波后的結(jié)果與t-1時(shí)刻值做差處理，并判斷差值的絕對(duì)值是否大于預(yù)定義精度precision。如果大于，則將當(dāng)前時(shí)刻最新采集的濾波后的結(jié)果賦給t-1時(shí)刻值，否則保持t-1時(shí)刻值不變。最后，可以將t-2時(shí)刻值作為動(dòng)態(tài)精度濾波結(jié)果。

在步驟s218中，可以執(zhí)行動(dòng)態(tài)門限計(jì)算。具體地，可以將濾波后的輸出填充到計(jì)算動(dòng)態(tài)門限的窗口內(nèi)(動(dòng)態(tài)門限的滑動(dòng)窗長(zhǎng)nn_th)，并求取窗長(zhǎng)nn_th內(nèi)數(shù)值的最大值max和最小值min。則實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)門限值為(max+min)/2。

在步驟s220中，執(zhí)行計(jì)步信息統(tǒng)計(jì)。具體地，可以結(jié)合圖5來(lái)詳細(xì)描述基于加速度計(jì)數(shù)據(jù)的計(jì)步信息統(tǒng)計(jì)。如圖5所示，計(jì)步信息統(tǒng)計(jì)方法500從步驟s510開始。在步驟s510中，首先判斷動(dòng)態(tài)精度濾波的輸出結(jié)果是否大于動(dòng)態(tài)門限。如果大于門限，則判斷結(jié)果可以賦1；如果小于門限，則判斷結(jié)果可以賦-1。然后，在步驟s512中，計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻判斷結(jié)果與前一時(shí)刻判斷結(jié)果的差分值，并在步驟s514中根據(jù)差分值進(jìn)行上升沿判斷。在步驟s516中，可以通過計(jì)算前后上升沿之間的時(shí)間差來(lái)得到來(lái)計(jì)算跨步時(shí)耗。更具體地，用當(dāng)前時(shí)刻上升沿的時(shí)間減去前一時(shí)刻上升沿的時(shí)間就是當(dāng)前跨步時(shí)耗。進(jìn)一步地，在步驟s518中，可以計(jì)算前后跨步時(shí)耗差。最后，在步驟s520中，根據(jù)跨步時(shí)耗的限制和跨步時(shí)耗差的限制來(lái)統(tǒng)計(jì)有效步伐。

至此，已結(jié)合圖2和圖3～5詳細(xì)描述了基于加速度計(jì)數(shù)據(jù)的計(jì)步過程。接下來(lái)，將結(jié)合圖2和圖6～8來(lái)詳細(xì)描述基于陀螺儀數(shù)據(jù)的計(jì)步過程。

一般地，當(dāng)用戶佩戴上計(jì)步設(shè)備100進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，其三軸陀螺儀傳感器140會(huì)輸出當(dāng)采樣率為fs時(shí)三個(gè)相互垂直方向上(例如，x軸/y軸/z軸)的角速度。因此，在圖2所示的步驟s222中，可以從陀螺儀傳感器140接收其采集到的用戶的陀螺儀數(shù)據(jù)。然后，在步驟s224中，可以基于陀螺儀數(shù)據(jù)來(lái)統(tǒng)計(jì)步數(shù)信息。

更具體地，可以結(jié)合圖6來(lái)詳細(xì)說(shuō)明圖2所示的步驟s224。圖6示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的用于基于陀螺儀數(shù)據(jù)來(lái)統(tǒng)計(jì)步數(shù)信息的方 法600。方法600開始于步驟s610，在步驟s610中，同樣首先對(duì)陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，例如降采樣和/或去零偏等。然后，在步驟s612中，可以利用互補(bǔ)濾波來(lái)修正陀螺儀誤差。具體地，可以結(jié)合圖7來(lái)詳細(xì)描述該陀螺儀誤差修正過程700。

在圖7的步驟s710中，首先以三軸陀螺儀的數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理之后的結(jié)果為輸入，來(lái)計(jì)算姿態(tài)矩陣。然后在步驟s712中，可以將重力參考向量轉(zhuǎn)換到載體坐標(biāo)系下。在步驟s714中，可以計(jì)算重力測(cè)量值和參考值之間的誤差，并在步驟s716中，根據(jù)該誤差來(lái)進(jìn)行陀螺儀修正。

接下來(lái)回到圖6的步驟s614中，可以執(zhí)行滑動(dòng)窗口濾波。具體地，可以將窗長(zhǎng)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)(經(jīng)過誤差修正后的陀螺儀的數(shù)據(jù))的平均值作為其輸出。然后在步驟s616中，可以選擇基準(zhǔn)軸。具體地，可以計(jì)算經(jīng)預(yù)處理和修正的陀螺儀數(shù)據(jù)的峰峰值，并選取峰峰值最大的軸作為基準(zhǔn)軸數(shù)據(jù)。然后在步驟s618中，可以執(zhí)行計(jì)步信息統(tǒng)計(jì)。具體地，可以結(jié)合圖8的方法800來(lái)詳細(xì)描述該計(jì)步信息統(tǒng)計(jì)過程。

在圖8的步驟s810中，首先可以對(duì)基準(zhǔn)軸數(shù)據(jù)進(jìn)行過零檢測(cè)，然后在步驟s812中，可以將異常值剔出。接下來(lái)在步驟s814和s816中，可以計(jì)算跨步時(shí)耗以及前后跨步時(shí)耗差。例如，在步驟s814中，可以用當(dāng)前零值點(diǎn)的時(shí)間減去前一個(gè)零值點(diǎn)的時(shí)間來(lái)得到當(dāng)前跨步時(shí)耗。進(jìn)而在步驟s816中，可以據(jù)此計(jì)算前后跨步時(shí)耗之差。最終，在步驟s818中，根據(jù)跨步時(shí)耗及跨步時(shí)耗差的限制來(lái)統(tǒng)計(jì)有效步伐。

至此，已結(jié)合圖2和圖6～8詳細(xì)描述了基于陀螺儀數(shù)據(jù)的計(jì)步過程。

回到圖2的步驟s226和s228，將分別計(jì)算針對(duì)加速度計(jì)和陀螺儀的跨步時(shí)耗標(biāo)準(zhǔn)差。

在步驟s226中，可以計(jì)算窗口范圍內(nèi)加速度計(jì)跨步時(shí)耗標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)加速度計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)步信息統(tǒng)計(jì)時(shí)能得到跨步時(shí)耗，在時(shí)間窗口ts范圍內(nèi)得到n個(gè)跨步時(shí)耗step_len_a(1)、step_len_a(2)、…、step_len_a(n)，設(shè)n個(gè)跨步時(shí)耗的均值為step_len_aavg，則ts范圍內(nèi)加速度計(jì)跨步時(shí)耗標(biāo)準(zhǔn)差為：

類似地，在步驟s228中，可以計(jì)算窗口范圍內(nèi)陀螺儀跨步時(shí)耗標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)陀螺儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)步信息統(tǒng)計(jì)時(shí)能得到跨步時(shí)耗，在時(shí)間窗口ts范圍內(nèi)得到m個(gè)跨步時(shí)耗step_len_g(1)、step_len_g(2)、...、step_len_g(m)，設(shè)m個(gè)跨步時(shí)耗的均值為step_len_gavg，則ts范圍內(nèi)陀螺儀跨步時(shí)耗標(biāo)準(zhǔn)差為：

然后，在步驟s230中，可以分別計(jì)算窗口范圍內(nèi)陀螺儀計(jì)步信息的可信度和加速度計(jì)計(jì)步信息的可信度。原則上，在時(shí)間窗口范圍內(nèi)某個(gè)傳感器計(jì)算出的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差越大，則其可信度越低。因此，陀螺儀計(jì)步信息的可信度可以為：

而相應(yīng)地，加速度計(jì)計(jì)步信息的可信度為：

在得到上述傳感器的相應(yīng)可信度之后，可以進(jìn)行步驟s232，其中，對(duì)來(lái)自不同傳感器的計(jì)步信息加以融合。融合之后的計(jì)步信息可以是“根據(jù)陀螺儀得到的計(jì)步信息”乘上“陀螺儀的可信度”加上“根據(jù)加速度計(jì)得到的計(jì)步信息”乘上“加速度計(jì)的可信度”。更直觀地，可以根據(jù)以下公式來(lái)計(jì)算最終的步數(shù)：

時(shí)間窗口范圍內(nèi)融合后的步數(shù)＝

根據(jù)加速度計(jì)計(jì)算出的步數(shù)*加速度計(jì)的可信度

+根據(jù)陀螺儀計(jì)算出的步數(shù)*陀螺儀的可信度

這樣，通過使用圖2～8所示的步數(shù)統(tǒng)計(jì)方法，可以通過對(duì)多種計(jì)步數(shù)據(jù)(例如，加速度計(jì)數(shù)據(jù)和陀螺儀數(shù)據(jù))的融合，提高計(jì)步精度， 增強(qiáng)計(jì)步算法對(duì)不同人群的適應(yīng)性，擴(kuò)大計(jì)步系統(tǒng)對(duì)不同人群的覆蓋面。

圖9是示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的在計(jì)步設(shè)備100和/或計(jì)步設(shè)備1000中執(zhí)行的用于統(tǒng)計(jì)步數(shù)的方法900的流程圖。如圖9所示，方法900可以包括步驟s910、s920和s930。根據(jù)本公開實(shí)施例，方法900的一些步驟可以單獨(dú)執(zhí)行或組合執(zhí)行，以及可以并行執(zhí)行或順序執(zhí)行，并不局限于圖9所示的具體操作順序。在一些實(shí)施例中，方法900可以由圖1所示的計(jì)步設(shè)備100和/或圖10所示的計(jì)步設(shè)備1000來(lái)執(zhí)行。

圖10是示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的用于統(tǒng)計(jì)步數(shù)的計(jì)步設(shè)備1000的各示例功能單元。如圖10所示，節(jié)點(diǎn)1000可以包括：第一步數(shù)計(jì)算單元1010、第二步數(shù)計(jì)算單元1020和最終步數(shù)計(jì)算單元1030。

第一步數(shù)計(jì)算單元1010可以用于基于來(lái)自第一傳感器(例如，圖1所示的加速度計(jì)傳感器130或陀螺儀傳感器140)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第一步數(shù)。第一步數(shù)計(jì)算單元1010可以是計(jì)步設(shè)備1000的中央處理單元(cpu)、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、微處理器、微控制器等等(例如，計(jì)步設(shè)備100的處理器110)，其可以從第一傳感器接收傳感器數(shù)據(jù)，并以例如上述方式來(lái)計(jì)算與該傳感器數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的第一步數(shù)。

第二步數(shù)計(jì)算單元1020可以用于基于來(lái)自第二傳感器(例如，圖1所示的陀螺儀傳感器140或加速度計(jì)傳感器130)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第二步數(shù)。第二步數(shù)計(jì)算單元1020同樣可以是計(jì)步設(shè)備1000的中央處理單元(cpu)、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、微處理器、微控制器等等(例如，計(jì)步設(shè)備100的處理器110)，其可以從第二傳感器接收傳感器數(shù)據(jù)，并以例如上述方式來(lái)計(jì)算與該傳感器數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的第二步數(shù)。

最終步數(shù)計(jì)算單元1030可以用于根據(jù)第一傳感器和第二傳感器各自的可信度，基于第一步數(shù)和第二步數(shù)來(lái)計(jì)算最終步數(shù)。最終步數(shù)計(jì)算單元1030同樣可以是計(jì)步設(shè)備1000的中央處理單元(cpu)、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、微處理器、微控制器等等(例如，計(jì)步設(shè)備100的處理器110)，其可以首先計(jì)算各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的可信度，并根據(jù)相應(yīng)可信度來(lái)調(diào)整各個(gè)步數(shù)在最終步數(shù)中所占的相應(yīng)權(quán)重比例，并得到最終步數(shù)。

此外，計(jì)步設(shè)備1000中還可以包括附圖中未示出的其他硬件和/或軟件單元。鑒于這些單元是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，因此省略對(duì)其的詳細(xì)描述。

以下將結(jié)合圖9和圖10，對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在計(jì)步設(shè)備100和/或1000上執(zhí)行的用于統(tǒng)計(jì)步數(shù)的方法900進(jìn)行詳細(xì)的描述。

方法900開始于步驟s910，在步驟s910中，可以由計(jì)步設(shè)備1000的第一步數(shù)計(jì)算單元1010基于來(lái)自第一傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第一步數(shù)。

在步驟s920中，可以由計(jì)步設(shè)備1000的第二步數(shù)計(jì)算單元1020基于來(lái)自第二傳感器的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算第二步數(shù)。

在步驟s930中，可以由計(jì)步設(shè)備1000的最終步數(shù)計(jì)算單元1030根據(jù)第一傳感器和第二傳感器各自的可信度，基于第一步數(shù)和第二步數(shù)來(lái)計(jì)算最終步數(shù)。

在一些實(shí)施例中，第一傳感器可以是加速度計(jì)，以及第二傳感器可以是陀螺儀。在一些實(shí)施例中，可信度可以是根據(jù)相應(yīng)傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)確定的。在一些實(shí)施例中，跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差是根據(jù)以下公式來(lái)確定的：

其中，step_len_std表示相應(yīng)傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差，step_len(i)表示第i步的跨步時(shí)耗，step_lenavg表示n個(gè)跨步時(shí)耗的平均值，且n為自然數(shù)。在一些實(shí)施例中，第一傳感器的可信度和第二傳感器的可信度可以分別根據(jù)以下公式來(lái)計(jì)算：

其中，cred1表示第一傳感器的可信度，cred2表示第二傳感器的可信度，step_len_std1表示第一傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差，以及 step_len_std2表示第二傳感器的跨步時(shí)耗的標(biāo)準(zhǔn)差。在一些實(shí)施例中，最終步數(shù)可以是基于以下公式來(lái)計(jì)算的：最終步數(shù)＝第一步數(shù)×第一傳感器的可信度+第二步數(shù)×第二傳感器的可信度。

至此已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本公開進(jìn)行了描述。應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種其它的改變、替換和添加。因此，本公開的范圍不局限于上述特定實(shí)施例，而應(yīng)由所附權(quán)利要求所限定。