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近些年,随着人们生活水平的不断提高,人们对自身的健康情况也变得越来越重视起来。步行作为大众最常见的一种锻炼方式被广泛使用。步行运动过程中的能量消耗成为研究热点,而如何将日常步行的运动量进行量化成为一个关键因素。现今,计步器作为一种最常用的监测步行运动过程的设备,主要是用来检测人体步行运动过程中步数的量,但未体现步行过程中的运动强度,并不能很好的满足人们日益提高的对运动健身的需求,而步频这个参数能够反映步行运动过程中运动强度的变化,能够通过评定日常步行的运动强度,对其运动量进行量化。同时,步频作为一个运动学指标,很容易被捕获计算,能够更好的指导人们健康锻炼。故设计实现便携式步频测试仪可满足对运动产品升级换代的实际需求。本课题设计实现的基于能耗模型的便携式步频测试仪,就是监测人体在步行过程中的步频参数。使用惯性传感器对步态信息进行采集,并对现有的计步算法进行优化,提高准确度,对使用者的步行运动过程中的步数进行记录,在此基础上引入时间,得到步频参数,同时提出以步频为主要参数的能量消耗模型,计算出由于步行运动引起的能量消耗值。本文主要研究的内容如下:(1)通过四元数法将MPU6050六轴传感器采集到的数据转化为姿态角,并对其进行特征提取以及运动识别算法等,将计步算法进行优化,使得区域峰值检测算法对计步的结果更加准确。在此基础上利用微控制器STM32F103引入时间参数,得到本文中至关重要的参数步频。监测步行过程中的步频参数。(2)研究现有的步行能耗模型,分析确定影响能耗模型的生物因素:身高、体重、性别,并在此基础上引入步频参数,仿真得到以步频为主要参数的能量消耗方程,并验证步频和能耗是一个U型关系。(3)在步频测试仪的系统实现代码中引入优化后的能耗模型,进行步频测试仪的测试,得到步行运动过程中的不同步频时能量消耗值。通过对步频测试仪的测试结果的评估与分析,验证人在舒适步频时的能量消耗值是最低的的结论。本课题设计实现的便携式步频测试仪,监测人体在步行运动过程中的步频参数,并且提高了计算步行运动过程中的能量消耗的准确性,为人们步行健身活动提供一种方便直观的计算能量消耗值的方法,指导人们科学的进行步行活动。