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利用三轴加速器的计步测算方法 　　随着现代生活质量提高 ，越来越多人开 注重自己的日常健康锻炼 ，计步作为一种有效记录监 控锻炼的监控手段 ，已经广泛应用在移动终端的应用中。但目前大部分实现都是通过GPS信号来测 算运动距离反推行走步数 ，有效但是在室内或者无GPS信号的设备上无法工作 ，同时GPS精度对结 果的干扰也比较大 ，本文提出一个新的测步方法 ，即通过设备上的加速器来计算步数 ，在不支 持GPS的设备上也可正常工作 ，可用以与GPS互相配合测步 ，让应用的使用场景更加多样。 1. 了解模型特征 　　目前大部分设备都提供了可以检测各个方向的加速检测器 ，以iO S设备为例 ，我们利用了其三 轴加速计 （x,y,z轴代表方向如图 ）的特性来分析。分别用以检测人步行中三个方向的加速度变化。 　　用户在水平步行运动中 ，垂直和前进两个加速度会呈现周期性变化 ，如图所示 ，在步行收脚的 动作中 ，由于重心向上单只脚触地 ，垂直方向加速度是呈正向增加的趋势 ，之后继续向前 ，重心下 移两脚触底 ，加速度相反。水平加速度在收脚时减小 ，在迈步时增加。 　　反映到图表中 ，我们可以看到在步行运动中 ，垂直和前进产生的加速度与时间大致为一个正弦 曲线 ，而且在某点有一个峰值 ，其中垂直方向的加速度变化最大 ，通过对轨迹的峰值进行检测计算 和加速度阈值决策 ，即可实时计算用户运动的步数 ，还可依此进一步估算用户步行距离。 2. 计步算法 　　因为用户在运动中可能手平持设备或者将设备置于口袋中 ，所以设备的放置方向不定 ，为此我 们通过计算三个加速度的矢量长度 ，获得一条步行运动的正弦曲线轨迹。 　　第二步是峰值检测 ，我们记录了上次矢量长度和运动方向 ，通过矢量长度的变化 ，可以判断目 前加速度的方向 ，并和上一次保存的加速度方向进行比较 ，如果是相反的 ，即是刚过峰值状态 ，则 进入计步逻辑进行计步 ，否则舍弃。通过对峰值的次数累加可得到用户步行步伐。 　　最后是去干扰 ，手持设备会有一些低幅度和快速的抽动状态 ，或是我们俗称的手抖 ，或者某个 恶作剧用户想通过短时快速反复摇动设备来模拟人走路 ，这些干扰数据如果不剔除 ，会影响记步的 准确值 ，对于这种干扰 ，我们可以通过给检测加上阈值和步频判断来过滤。 　　人体最快的跑步频率为5HZ ，也就是说相邻两步的时间间隔的至少大于0.2秒 ，如图所示 ，我们 设置了t imespan在记步过程中我们过滤了高频噪声 ，即步频过快的情况。同时我们通过和上次加速 度大小进行比较 ，设置设立一定的阈值T hresho ld来判断运动是否属于有效 ，有效运动才可进行记步 。 3. 关于计步器的扩展 　　以上是一个依靠加速度测算的计步器实现原理 ，已知步行和跑步的步伐经验值 ，那么稍微改进 下即可变成一个测距测速计。 　　通过三轴加速度我们可以知道用户的运动状态 ，除了计步 ，我们还可以通过加速器的变化曲线 判断用户摔倒状态 ，做成一个老人和儿童摔倒检测自动报警器。 本文出自Tencent CDC Blog) 人人都是产品经理 （woshipm.co m ）中国最大最活跃的产品经理学习、交流、分享平台