基于加速度传感器的运动步数检测系统设计文献综述

 2022-01-05 09:01

全文总字数:5959字

摘 要:随着经济水平的提高,人们对自身的健康情况愈发重视,因此,对日常运动进行量化成为健康的关键指标。计步器是一款便携的步数检测仪,人体的运动量可以得到定量监测,计步器通过加速度传感器判定并计算出人体行走的步数,进一步计算出运动距离、消耗的卡路里数,对了解自身运动情况提供便利。本设计是一款基于单片机系统的便携式的运动步数检测仪,以加速度传感器为主要检测设备,采集人体运动时信号的变化;对加速度信号进行处理,去除噪声对加速度信号的影响;分析人体运动时的加速度信号特征变化,设计有效步伐的判定算法,实现计步功能;并能够以加速度信号特征来区分慢走与跑步两种运动行为,并在显示屏上显示。

关键词:计步器;单片机;加速度传感器;步态鉴别

引言

人体能耗检测在体育训练、科学健身、运动减肥和临床医疗等领域有广泛应用,其目的是对人体能耗进行精确的量化和评估,协助提供科学有效的健康运动计划。因此,便携步数检测仪的研究已经成为该领域的焦点[1]

研究现状

研究方向

相关调研结果表明,在我国国内运动健身者日常运动项目之中,最受欢迎的运动是慢跑,有78.0%的用户表示日常会有慢跑行为。此外,选择徒步的人数占比也超过了6成[2]。国内运动健身用户之中又有近半数的用户会经常或总是使用运动检测仪来监控自己的运动强度,并表示期望得到“实时训练数据”和“训练效果分析报告”[3]

另一方面,我国从1990年开始了MEMS技术的研究,但是前期基础研究的薄弱,专业技术人员的缺乏以及技术和资金投入的不足,我国在各个技术方面还与其他发达国家有一定的距离。这种差距主要体现在检测仪性能的稳定性上[4]

目前较为常见的运动步数检测仪产品有单功能计步器、3D计步器、计步器手表等。

单功能计步器,又称2D计步器,是最早出现的一种简单计步器。这种计步器成本低,但只能用来检测步数,多采用游丝摆锤机械式传感器,检测精度低、准确度低,且佩戴时必须垂直,固定于皮带,使用不方便。

图1 单功能计步器

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