智能手环功能及计步计数原理.pptVIP

智能手环 智能手环 功能 硬件组成 计步实现 外观 功能 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 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 时间显示：时间及日期 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 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： 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 硬件组成 电池 Dialog DA14580超低功耗处理器芯片，集成蓝牙4.0连接功能 ADI传感器：ADXL362 3轴数字加速度传感器 TI TPS62736 降压转换器 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（ΔC），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。 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。 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。 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。