昨天小编去嘉兴南湖挤了一圈，自信满满地回家查看手机步数，结果。。。

票圈这些大神到底每天怎么整的

于是，小编决定！体力比不过，从原理上碾压！！！

关于电子产品中的加速度传感器，小编找到了一篇解释比较细致的博客，来自

简约的博客

给大家分享一下（如有侵权，请联系删除）

（原文链接：http://blog.sina.com.cn/s/blog_c0de2be70102w6g8.html）

本文以ADXL345三轴加速度传感器为例介绍计步器原理：

ADXL345

传感器是一个

三轴传感器，当模块被水平放置

轴重力加速度传感器模块中，

轴方向加速度是

。当你按照一定的方向把它旋转

度，它的加速度加

，反向则为负

在使用过程中移动用户有三个方向的加速度方向变化，即向前，垂直和横向，如图所示。

ADXL345

三轴加速度计就是用来检测

三轴上的加速度，计步器放在不同的位置，会导致测量结果不同而产生偏差，所以说测量的精确度跟运动轴加速度计测量轴之间并不是线性关系。

跑步时的三个分量

首先，分析了步行的特性。把左脚（右脚）从抬起到迈出落地定义成步行的一个周期，步行周期的各个阶段与垂直方向加速度和向前的加速度变化之间有一定的关系，与侧向加速度没有太多关系。

其次，观察了人走路的姿势。行走时

脚、腿、腰部

手臂都在运动

根据物理知识我知道它们的运动都会产生相应的加速度

并且会在某点有一个峰值。而从脚的加速度来检测步数是最准确的

所以本设计最终选择利用脚的运动来检测步数。因为当计步器在脚上时，运动过程中脚抬起和落下是最明显的，即加速度传感器的

轴是记录人体前进步数的主要根据。

显示了与一名跑步者的竖向、前向和侧向加速度相对应的

轴测量结果的典型图样。无论如何穿戴计步器，总有至少一个轴具有相对较大的周期性加速度变化，因此峰值检测和针对所有三个轴上的加速度的动态阈值决策算法对于检测单位步行或跑步周期至关重要。

从一名跑步者测得的

轴加速度的典型图样

）步伐参数

数字滤波器：首先，为使信号波形变得平滑，需要一个数字滤波器。可以使用四个寄存器和一个求和单元，如图

所示。当然，可以使用更多寄存器以使加速度数据更加平滑，但响应时间会变慢。

数字滤波器

显示了来自一名步行者所戴计步器的最活跃轴的滤波数据。对于跑步者，峰峰值会更高。

最活跃轴的滤波数据

动态阈值和动态精度：系统持续更新三轴加速度的最大值和最小值，每采样

次更新一次。平均值

(Max+Min)/2

称为“动态阈值”。接下来的

次采样利用此阈值判断个体是否迈出步伐。

由于此阈值每

次采样更新一次，因此它是动态的。这种选择具有自适应性，并且足够快。除动态阈值外，还利用动态精度来执行进一步滤波。

步伐迈出的条件定义为：当加速度曲线跨过动态阈值下方时，加速度曲线的斜率为负值

(sample_new

峰值检测：步伐计数器根据

三轴中加速度变化最大的一个轴计算步数。如果加速度变化太小，步伐计数器将忽略。

步伐计数器利用此算法可以很好地工作，但有时显得太敏感。当计步器因为步行或跑步之外的原因而非常迅速或非常缓慢振动时，步伐计数器也会认为它是步伐。为了找到真正的有节奏的步伐，必须排除这种无效振动，利用“时间窗口”和“计数规则”可以解决这个问题。

“时间窗口”能用于排除无效振动。假设人们最快的跑步速度为每秒

步，最慢的步行速度为每

步。这样，两个有效步伐的时间间隔在时间窗口

[0.2s-2.0s]

之内，时间间隔超出该时间窗口的所有步伐都应被排除。

ADXL345

的用户可选输出数据速率特性有助于实现时间窗口。表

5.1

列出了

TA=25°C

VS=2.5V

VDDI/O=1.8V

时的可配置数据速率（以及功耗）。

数据速率和功耗

数据速率

(Hz)

(Hz)

速率代码

IDD(µA

3200

1600

1111

146

1600

800

1110

100

800

400

1101

145

400

200

1100

145

200

100

1011

145

100

1010

145

1001

100

12.5

1000

12.5

6.25

0111

6.25

3.125

0110

此算法使用

50Hz

数据速率

(20ms)

。采用

interval

的寄存器记录两步之间的数据更新次数。如果间隔值在

100

之间，则说明两步之间的时间在有效窗口之内；否则，时间间隔在时间窗口之外，步伐无效。

“计数规则”用于确定步伐是否是一个节奏模式的一部分。步伐计数器有两个工作状态：搜索规则和确认规则。步伐计数器以搜索规则模式开始工作。假设经过四个连续有效步伐之后，发现存在某种规则

(inregulation)

，那么步伐计数器就会刷新和显示结果，并进入“确认规则”工作模式。在这种模式下工作时，每经过一个有效步伐，步伐计数器就会更新一次。但是，如果发现哪怕一个无效步伐，步伐计数器就会返回搜索规则模式，重新搜索四个连续有效步伐。

微信(135)

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