计步器PPT课件
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加速度传感器采集到的是三轴的加速度数据，这3个轴分别对应人体 运动的3个方向。无论如何穿戴计步器，总有至少一个轴的数据具有 较大的周期性加速度变化，所以某些算法采用单个轴的加速度值来 表征人体运动，算法实时比较三轴加速度数据大小，把加速度变化 最大的那个轴记为有效轴，然后利用有效轴的数据进行分析和步伐 判断。但是这种实时判断有效轴的方法容易丢失计数点，加速度有 效轴可能会不停地变换，这会导致数据过于敏感，稳定性差。为了 很好地解决这个问题，本文采用三轴合一加速度的方法处理数据。
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在人体运动过程中，脚离开 在每一个步伐周期中，人体 地面是行走的第一步。由于 地面会给蹬地的人一个反作 的垂直加速度值都会出现一
用力，垂直加速度开始逐渐 个峰值，这样的一个峰值对
增大，身体重心也逐渐上移。 当脚要达到最高点位置时， 脚的垂直速度值是最小的，
应迈出的一步。采用加速度 传感器对人体运动的加速度
微控制STM32F103C8T6，
晶 显
三轴加速度传感器采用
示
INEMO，同时采用2.4寸彩
色液晶显示屏对行走步数、
剩余电量等信息进行显示，
按键和振动马达作为人机交
互设备。
按键电路
主控制器
电
STM32F103C8T6
源
INEMO
SIM300
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5.软件设计
系统软件主要实现高精度计 步器的数据采集、算法处理、 信息输出以及人机交互，核 心技术是步数检测算法实现。 传统的步数检测算法主要有 两种:一是动态阈值判断方法， 从正弦波形的下降区间进行 判断；二是峰值检测方法， 从正弦波的拐点处判断步数。 这两种检测方法都有局限性 和不确定性。本计步器结合 以上两种方法，提出一种新 的改进算法，从而可高效准 确地检测出人体行走的步数。
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2.顾客需求
携带 方便
使用 方便
字体 清晰
计步 准确
设置 简单
外观 漂亮
01 02 03 04 05 06
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来自百度文库
3.工作原理
在人行走过程中，可以 将距离、速度、加速度 等属性作为描述人体行 走状态的参数，本文主 要对人体运动过程中的 加速度信息进行采样分 析。行走时，身体的各 个部位都在运动，它们 的运动都会产生相应的 加速度，其中垂直方向 的加速度变化是最大的。
（2） 低通滤波
通常来讲，人体每秒钟行 走0.5～2.0步，最多不超 过5.0步。因此合理的计步 器输出为0.5～5.0 Hz，需 要通过一个低通滤波器， 以从原始加速度信号中分 离出人体活动所产生的高 频低通噪声，此时的低通 滤波器截止频率为5.0 Hz
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5.2、步数检测算法
5.2.1三轴数据合一的方法选取
电子计步器
第12组 杨文能 王志远 王潇 闫立川. 张卫东
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目录
01 环境背景 02 顾客需求 03 工作原理 04 硬件设计 05 软件设计
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1.环境背景
随着社会的发展人们越来越注重自己的健康，跑步成为 一种方便又有效的锻炼方式。但是如何知道自己跑了多 少步，多远的路程?计步器可以帮助人们实时掌握锻炼情 况。它的主要功能是检测步数通过数和步幅可计算行走 的路程步幅信息。可通过行走固定的距离如20m来计算 或是直接输入高级的计步器还可以计算人体消耗的热量。 但这些计算的主要依据是步数的检测。
垂直加速度值达到最大，然 信息进行采集，对加速度信
后接着脚会向下移动，垂直 加速度值开始逐渐减小，最 终脚落地，垂直加速度值减
号作预处理，再由微控制器 通过计步算法准确地计算出
少到最小值，然后便进入到 下一个步伐周期。
人体实际行走的步数
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4.硬件设计
主控制器采用ST公司的基于
ARM CortexM3内核的48位 液
在得到有效步数后，对有效步数的 合加速度值进行检测，峰值点应满 足下式，其中tp为峰值点附近加速 度的幅值。
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当条满件足和峰时值间条阈件值后条，件再的对判合断加,以速避度免信行号走进时行身幅体度抖阈值动 对计步的影响，最后对实际的步数进行记录存储，显 示到液晶屏上。其中幅度阈值为所有峰值点的均值， 这样的均值比较合理。而人体每步行走的时间范围为 0.2～2 s。其峰值检测的流程图如图所示。
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THANKS
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5.1数据预处理
（1） 中值滤波
在运动过程中,加速度传感器的输 出信号会包含大量的脉冲噪声信 号，在实际计步过程中必须剔除。 中值滤波是一种有效的消除脉冲 噪声的方法，它是一种基于排序 统计理论的能有效抑制噪声的非 线性信号处理技术，它把数字图 像或数字序列中一点的值用该点 的一个邻域中各点值的中值代替， 让周围的像素值接近真实值，从 而消除孤立的噪声点。
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5.2.2、步数检测 的核心算法
系统中设定两个移位寄存器,其中一 个寄存器用于保存新得到的加速度 采样值，根据动态峰值可以确定动 态阈值的大小，当新得到一个加速 度采样值时，将其与新数据寄存器 中的数值进行比较，若二者的差值 的绝对值大于动态精度时，则新数 据寄存器的值移位到旧数据寄存器， 而新得到的加速度值就可以移位到 新数据寄存器；当加速度变化值小 于或等于动态精度时，此变化值被 抛弃，新数据寄存器保持不变。旧 数据寄存器则不断地更新采样数据。
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在人体运动过程中，脚离开 在每一个步伐周期中，人体 地面是行走的第一步。由于 地面会给蹬地的人一个反作 的垂直加速度值都会出现一
用力，垂直加速度开始逐渐 个峰值，这样的一个峰值对
增大，身体重心也逐渐上移。 当脚要达到最高点位置时， 脚的垂直速度值是最小的，
应迈出的一步。采用加速度 传感器对人体运动的加速度
微控制STM32F103C8T6，
晶 显
三轴加速度传感器采用
示
INEMO，同时采用2.4寸彩
色液晶显示屏对行走步数、
剩余电量等信息进行显示，
按键和振动马达作为人机交
互设备。
按键电路
主控制器
电
STM32F103C8T6
源
INEMO
SIM300
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5.软件设计
系统软件主要实现高精度计 步器的数据采集、算法处理、 信息输出以及人机交互，核 心技术是步数检测算法实现。 传统的步数检测算法主要有 两种:一是动态阈值判断方法， 从正弦波形的下降区间进行 判断；二是峰值检测方法， 从正弦波的拐点处判断步数。 这两种检测方法都有局限性 和不确定性。本计步器结合 以上两种方法，提出一种新 的改进算法，从而可高效准 确地检测出人体行走的步数。
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2.顾客需求
携带 方便
使用 方便
字体 清晰
计步 准确
设置 简单
外观 漂亮
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来自百度文库
3.工作原理
在人行走过程中，可以 将距离、速度、加速度 等属性作为描述人体行 走状态的参数，本文主 要对人体运动过程中的 加速度信息进行采样分 析。行走时，身体的各 个部位都在运动，它们 的运动都会产生相应的 加速度，其中垂直方向 的加速度变化是最大的。
（2） 低通滤波
通常来讲，人体每秒钟行 走0.5～2.0步，最多不超 过5.0步。因此合理的计步 器输出为0.5～5.0 Hz，需 要通过一个低通滤波器， 以从原始加速度信号中分 离出人体活动所产生的高 频低通噪声，此时的低通 滤波器截止频率为5.0 Hz
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5.2、步数检测算法
5.2.1三轴数据合一的方法选取
电子计步器
第12组 杨文能 王志远 王潇 闫立川. 张卫东
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目录
01 环境背景 02 顾客需求 03 工作原理 04 硬件设计 05 软件设计
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1.环境背景
随着社会的发展人们越来越注重自己的健康，跑步成为 一种方便又有效的锻炼方式。但是如何知道自己跑了多 少步，多远的路程?计步器可以帮助人们实时掌握锻炼情 况。它的主要功能是检测步数通过数和步幅可计算行走 的路程步幅信息。可通过行走固定的距离如20m来计算 或是直接输入高级的计步器还可以计算人体消耗的热量。 但这些计算的主要依据是步数的检测。
垂直加速度值达到最大，然 信息进行采集，对加速度信
后接着脚会向下移动，垂直 加速度值开始逐渐减小，最 终脚落地，垂直加速度值减
号作预处理，再由微控制器 通过计步算法准确地计算出
少到最小值，然后便进入到 下一个步伐周期。
人体实际行走的步数
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4.硬件设计
主控制器采用ST公司的基于
ARM CortexM3内核的48位 液
在得到有效步数后，对有效步数的 合加速度值进行检测，峰值点应满 足下式，其中tp为峰值点附近加速 度的幅值。
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当条满件足和峰时值间条阈件值后条，件再的对判合断加,以速避度免信行号走进时行身幅体度抖阈值动 对计步的影响，最后对实际的步数进行记录存储，显 示到液晶屏上。其中幅度阈值为所有峰值点的均值， 这样的均值比较合理。而人体每步行走的时间范围为 0.2～2 s。其峰值检测的流程图如图所示。
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5.1数据预处理
（1） 中值滤波
在运动过程中,加速度传感器的输 出信号会包含大量的脉冲噪声信 号，在实际计步过程中必须剔除。 中值滤波是一种有效的消除脉冲 噪声的方法，它是一种基于排序 统计理论的能有效抑制噪声的非 线性信号处理技术，它把数字图 像或数字序列中一点的值用该点 的一个邻域中各点值的中值代替， 让周围的像素值接近真实值，从 而消除孤立的噪声点。
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5.2.2、步数检测 的核心算法
系统中设定两个移位寄存器,其中一 个寄存器用于保存新得到的加速度 采样值，根据动态峰值可以确定动 态阈值的大小，当新得到一个加速 度采样值时，将其与新数据寄存器 中的数值进行比较，若二者的差值 的绝对值大于动态精度时，则新数 据寄存器的值移位到旧数据寄存器， 而新得到的加速度值就可以移位到 新数据寄存器；当加速度变化值小 于或等于动态精度时，此变化值被 抛弃，新数据寄存器保持不变。旧 数据寄存器则不断地更新采样数据。