随着社会的发展,人们越来越注重自己的健康,而步行和跑步又是一种方便有效的锻炼方式,这使得人们对精确计步的需求越来越大。人体步行和跑步时的信息可以通过加速度传感器获取,给获得的加速度加以适当的算法即可计算出人体步行时的步数和步长。本文在此背景下研究已有的计步算法,并在其基础一上提出新的计步算法和计算步长的算法。目前已有的计步算法主要是利用在某个方向具有明显周期性变化的加速度来实现精确计步,如人体步行和跑步时腰部运动的加速度。本文在深入研究针对腰部加速度的计步算法后,提出新的计步算法。新的计步算法改进了动态阈值的计算方法,并增加了步伐搜索和识别步行状态的功能,从而使其可以利用变化不太稳定的手臂加速度来实现精确计步。本文通过分析人体步行和跑步时的加速度和所需阈值间的关系,为计步算法所使用的动态阈值构造一个计算公式。首先选择具有不同步行特征的人在可控的条件下步行来获取大量的加速度数据并记录实际步数。依据加速度和实际步数推断出不同加速度下所对应的理想阈值。然后利用数理统计的方法对这些加速度和阈值进行分析,寻找它们的内在规律并建立加速度和阈值之间的回归方程即动态阈值公式。本文将步长计算与计步算法结合,通过对每次跨步中前进方向的加速度进行积分来计算步长,并使用一个校正因子有效地去除测得加速度中的干扰成分,从而实现精确计算步长。最后本文使用不同步态特征的测试者以不同步速测得的加速度数据来检验计步算法和步长计算的精确度,其中本文提出的计步算法利用手臂加速度计步的精确度可达97%以上,利用手臂加速度计算步长的精确度达90%以上。结果表明,本文提出计步算法和步长计算的算法可以精确计算出人体正常步态行走的步数和距离。