基于CC3200的滑动窗口步频探测算法设计与实现

本实验指导书主要关注于第4章的行人步频探测和步长估计，特别是针对CC3200硬件系统设计的步频探测算法。该算法旨在满足以下几个关键要求： 1. 通用性：设计的算法不严格限定设备必须安装在行人体的特定部位，提高了算法的适用性，适应不同安装位置。 2. 同步性：算法需确保步频探测与步长估计算法同步，能准确识别跨步的起始和结束时刻，以便于后续的统计分析。 3. 资源效率：在低加速度计采样率（如20 Hz）下也能正常工作，注重节省嵌入式系统的资源。 核心算法采用“滑动窗口+峰值探测+零点交叉”策略。首先，通过计算三轴加速度的总加速度（a），考虑到加速度的稳定性，不直接依赖单轴值，而是取平均值以抵消设备方向的影响。总加速度的计算公式（4.7）展示了这一过程。 接着，引入静止状态下的加速度（g）作为基准，通过一定的采样点数（如1秒内50Hz）来确定，公式（4.8）给出了计算方法。 这个算法的关键步骤包括： - 平滑处理：通过滑动窗口对加速度数据进行滤波，减少噪声影响，便于找到跨步峰值。 - 峰值检测：窗口中心点的加速度值若达到峰值，则可能表示步态的变化，如跨步的开始或结束。 - 零点交叉：利用零点交叉来确认步频，当加速度从正值变为负值或反之，可能标志着一个步长的结束。 该实验涉及到了传感器辅助的室内定位技术，特别是PDR（ Passive Dynamic Radiation）算法，这是一种无接触、非侵入式的定位方法，适用于GPS信号不佳的室内环境。作者陈伟的研究工作集中在结合GPS和自包含传感器（可能是加速度计）来实现行人室内外无缝定位，这在当今智能设备广泛应用的背景下，对提高导航定位的精度、可靠性和连续性具有重要意义。整个研究强调了算法设计的实用性、同步性和资源优化，旨在克服复杂环境中的定位挑战。