智能手环功能及计步计数原理分析

智能手环
智能手环
功能
来自百度文库
硬件组成
计步实现
外观
功能
• 时间显示：时间及日期 • 智能唤醒：每天清早远 离闹钟的吵扰，用微振 动把你从睡梦中唤醒
• 监控睡眠：可以每天监 控睡眠质量，清晰的看 到每天的生活状态
• 活动跟踪：可以记录你每天的 活动轨迹卡路里消耗，以及身 体状况，帮助你健康运动每一 天
• 饮食跟踪：根据你的饮 食习惯和身体情况作出 对比分析，提出科学合 理的健康饮食建议
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人体运动模型
•人体的运动包括三个分量，分别是 前向、竖向和侧向。
•三轴加速度传感器，能够测量空间 中X轴、Y轴、Z轴的加速度，所以能 够感应人体在各个方向的振动。
手臂摆动模型
• 在人体行走中，手臂和腿部的摆动可以看作是 和钟摆相似的运动，是一种具有正负加速度变 化的运动过程。 人行走一步，腿出现蹬地、摆动、触地的运动 过程，而手臂出现最高点、最低点、最高点的 摆动过程。在这个变化过程中，速度和加速度 都将随时间变化。 人行走一个步伐时，手臂的摆动就是上图中从 A 点到 E 点（或从 E 点到 A 点）的一个过程。 在这个过程中，切向加速度先减小后增大，法 向加速度先增大后减小。
①里程与步数记录： 实时记录每日的步行数， 精确感应走、跑、跳等运动 轨迹。同时结合行走步数精 确的计算每日的运动距离。 ②卡路里燃烧： 能够精确检测卡路里消 耗值，精确测量每一个微小 动作
• 数据同步： 通过USB上传 PC，通过蓝牙与手机同步
短信提醒： 来电提醒：
硬件组成
ADI传感器： ADXL362 3轴 数字加速度传 感器 电池
TI TPS62736 降压转换器
Dialog DA14580 超低功耗处理器 芯片，集成蓝牙 4.0连接功能
三轴加速度传感器构成及原理
• 三轴加速度传感器包含一个单纯的机械性 MEMS传感器和一枚ASIC接口芯片两部分， 前者内部有成群移动的电子，主要测量 XYZ轴的区域，后者则将电容值的变化转 换为电压输出。 当运动物体出现变速运动而产生加速度时， 其内部的电极位置发生变化，就会反映到 电容值的变化（Δ C），该电容差值会传 送给一颗接口芯片（InteRFace Chip）并 由其输出电压值。
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峰值检测方法
①查找峰值: 峰值的查找一般都是采用寻找斜率转折点的方法，即求解相邻 两次采样数据的斜率（简单的处理就是对相邻数据作差），根 据结果的正负判断波形是处于上升期还是下降期，进而判断是 否出现峰值。
②步伐判断: 查找出峰值后，接下来就是判断步伐。求出相邻采样点的斜率， 并把斜率值存入数据缓存，当斜率转折点两侧的正斜率数目和 负斜率数目大致相等时，认为行走了一步。
波形效果图
一共走28步可以得到了上面的波形，大家可以数一下波峰波谷，可 以发现大约有27-28个波峰波谷。
排错机制
我们日常生活中挥挥手，坐海盗船，乘车都有可能也会产生类似行走产生的 波动，计步算法都根据了正常人类的行为做了一些排错机制。 一般排错机制包括： ① 人如果走起来了，一般会连续多走几步。因此，如果没有连续4-5个波动，那 么就极大可能是干扰。 ② 人走动的波动，比坐车产生的波动要大，因此可以看波峰波谷的高度，只检测 高于某个高度的波峰波谷。 ③ 人的反射神经决定了人快速动的极限，怎么都不可能两步之间小于0.2秒，因 此间隔小于0.2秒的波峰波谷直接跳过。
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步数检测原理
• 根据人体运动模型可以看出人体运动的加速 度呈现周期性正弦变化。所以可以通过检测 信号波形的峰值，然后根据运动特征判断有 效步伐，通过记数波峰和波谷的次数，即可 反映出行走的步数。 人们走1步，重心1次向上，1次向下。所以在 一定时间内加速度有了2次符合标准的变化， 可以算作走了1步。