随着科技的飞速发展,计步产品已经逐渐融入到人们的生活当中。现在几乎是人人知晓的智能产品,当下流行的计步软件种类繁多,这在1。1节中已经介绍过。时下很受欢迎的计步手环,也有小米、耐克、苹果等多个品牌,如图1-2所示。这些计步产品大致可分为三类:一类是手机计步,一类是电子设备计步,还有一类是佩戴式设备计步。究其原理,手机计步大都是采用手机内部的加速度传感器计步,而电子设备有部分还是采用机械振子计步,佩戴式设备计步同手机计步一样,也是利用加速度传感器进行计步。总的来说,利用加速度传感器计步,是目前国内外计步产品的主要设计方案。
计步手表、手环86166
在国内外文献中有很多关于计步的研究都取得了一定的成果,其中基于三轴加速度的计步应用研究占据大部分比例。陈国良等人为了降低不同的手机位置及手机持有人状态对计步结果的影响,设计了一种自相关分析步数算法,有效减小了手机位置因素对计步结果的影响[1];谢如华设计了一套用于手腕式计步器的计步算法[2];韩文正等人使用自适应频率范围去除噪声和FFT滤波算法,设计了一种基于MEMS加速度传感器的计步器[3];高旭东基于加速度传感器MC3230,设计了一个无线传输奶牛计步系统,该系统不同于传统的养殖方式,养殖场可以通过该系统获取奶牛的详细信息,同时也减少人力的使用,极大程度地提高了经济效益[4];严志航提出了一种基于加速度传感器将模式识别算法和信号处理技术相结合的计步算法[5];陈飞等人针对仅用单轴加速度的自相关计步算法对姿态变化自适应性较差问题,提出了运动状态和加速度内相关性的自适应波峰检测计步算法,实验验证在人体动态计步时,该算法计步准确性较高[6];袁宪峰等人设计了一种基于人体运动时的腰部加速度信息的计步算法,该设计采用STM32单片机和iNEMO模块,具有体积小、准确性高等特点[7];梁久祯等人提出了一种双算法计步模型,主要解决传统算法难以在复杂度和准确性取得平衡的问题,该算法分为主题计步算法和辅助计步算法,主题算法降低复杂度的同时,要保证计步高精度,辅助算法避免了传统检测过程带来的误差问题[8]。论文网
此外,也有基于压力传感器的步态行为研究。夏懿以大面积压敏地板系统作为信息载体,感知人体足部压力,提出一个状态预测运动模型,实现脚印轨迹的跟踪和日常的步态监测[9];杨易华等人提出了基于足底压力检测的多功能计步鞋设计[10]。石欣基于足底压力,研究了步态识别、跌倒检测算法以及人体运动识别[11]。
虽然计步研究现在已经处于一个成熟的阶段,而且广泛运用于日常生活当中,但目前的计步研究仍在以下不足:
(1)手机、手环等计步设备误计现象严重。当用户坐在车上受路况影响产生颠簸,或者晃动手机或者手臂,就会产生计步,而这些产品不能智能区分这是否是其他因素影响造成的“步行假象”;
(2)与单传感器计步相比,采用不同类型的传感器多参数配合计算能更提高步数判定的准确性;
(3)计步器需要节能控制,很多计步器有待机资源浪费的问题;
(4)计步器的辅助功能不够完善,有些现有的计步产品中,缺少“运动提醒”这类的辅助功能。