基于android的人体运动计步器系统的设计与实现

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1、基于Android的人体运动计步器系统的设计与实现　　摘要：随着Android智能手机的进一步普及，针对Android智能手机内嵌的加速度传感器进行研究，利用人体行走过程中加速度传感器采集数据信息的变化规律，实现对行人脚步探测与计步系统。该系统内容包括两部分：行人运动数据采集与预处理模块设计和行人脚步识别探测模块设计，能够有效的实现运动数据采集、预处理、步态探测和计步的功能。　　关键词：Android；加速度传感器；步态探测　　中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）15-0094-04　　Abstr

2、act：WiththefurtherpopularizationofAndroidsmartphones，aimedattheaccelerationsensorembeddedintheAndroidsmartphoneconductastudy，basedonthechanginglawofthedatainformationcollectedbytheaccelerationsensorduringthewalkingprocessofhumanbodytorealizethepedestriandetectionandmeasu

3、rementsystem.Thesystemconsistoftwoparts：dataacquisitionandpretreatmentmoduledesignandpedestriandetectionmoduledesign，itcaneffectivelyachievethemovementofdataacquisition，pre-processing，gaitdetectionandstepcounterfunction.　　Keywords：Android；accelerationsensor；gaitdetection

4、8　　随着科技的发展，多功能智能设备的应用越来越受到人们的关注，智能手机作为人们工作生活中的必需品，不断地为人们带来快捷和方便。同时，由于人们对日常健康的关注程度逐渐增加，渴望能够实时获得自身的运动量以便对运动情况进行规划。当今市场上，常用的人体运动量检测应用多为计步器，但在实际使用中需要额外的硬件设备。本文将以Android平台为例，介绍智能手机计步器系统的软件设计、开发流程，实现仅依靠智能手机的日常运动计步器系统的设计。　　1系统相关技术分析　　1.1Android及传感器　　Android是一种基于Linux平台的开放源代码的操作

5、系统[1]，主要用于便携设备。Android系统采用分层架构，分为四层：应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux内核层。Android系统具有优秀的多种传感器支持特性，可支持加速度传感器、陀螺仪、磁力计、温度传感器、压力传感器等多种传感器。在Android平台下开发基于传感器的应用时，只需在程序注册相应的传感器监听器即可，因此本文选用Android平台进行计步器系统的开发。　　1.2开发环境　　系统主要包括两大模块：行人运动数据采集与预处理模块和行人脚步识别探测模块。行人运动数据采集与预处理模块基于Android手机内部嵌入

6、的加速度传感器开发，将加速度传感器监测的数据进行预处理后，送入行人脚步识别探测模块，根据行人脚步运动数据存在周期性，得到行人是否完成单步的运动。本系统主要运行Android8SDK和Eclipse共同开发，实现实现运动数据采集、预处理、步态探测和计步的功能。　　2系统设计　　本系统框架结构主要分为数据采集与处理和脚步探测两大部分。　　2.1数据采集与处理模块设计　　数据采集模块主要通过Android手机内部嵌入的加速度传感器进行运动数据的采集，由于手机内部加速度传感器通常受到体积的限制，精度不高。因此，需要对采集的数据进行滤波，本模块采

7、用截止频率为0.25Hz的一阶低通滤波，滤除连续数据序列中存在的数据波动、畸变点等。　　2.2脚步探测模块设计　　脚步探测模块主要根据人体行走过程中加速度出现的周期性正弦变化特征，采用波峰检测的原理，通过检测加速度正弦波中连续波峰和波谷个数来识别步态[2]，若检测到两个连续的波峰则记为一步。但由于运动规律或行走过程中人体的抖动等影响，加速度数据会产生伪波峰或伪波谷，进而导致步态的误判[3]。因此，基于波峰检测的计步算法中，需要甄别伪波峰与伪波谷，获得真实步态信息。为滤除伪波峰与为波谷，提高步态探测算法精度，需要解决一下几个问题：　　1）

8、滤除无效震动：由于移动终端的嵌入式传感器受到成本、体积等因素的限制，精度不高，容易受到轻微震动的影响。本文通过实验测得，在静止状况下，合加速度在9.7附近波动，且范围较小。本文设定加速度波动范围为0.3，即