加速度信号预处理技术在行人步频探测中的应用

"加速度信号波形预处理-cc3200实验指导书" 这篇资料主要探讨了在行人步频探测和步长估计过程中，如何对加速度信号进行预处理，以便于准确地分析行人的行走特征。在CC3200实验中，通过去除重力加速度的影响并应用滑动窗口进行平滑处理，可以有效地抑制高频噪声和多峰值波形，使得信号更适合于峰值检测。预处理的关键步骤包括： 1. 设定滑动窗口长度（例如2N+1），在这个例子中M取50，确保在MSP（微控制器）启动后有-N两秒的静止时间，以获取稳定的数据。 2. 剔除重力加速度分量：通过计算滑动窗口内的加速度平均值，可以减小重力影响并去除静止状态下的基线。 3. 计算平滑值：根据公式(4.9)进行加速度的平滑处理，这有助于平滑因身体抖动产生的多峰值，使之变为单个峰值。 4. 峰值检测算法设计：在实施峰值检测时，必须设定两个阈值，一是峰值阈值，以过滤掉由身体抖动引起的虚假峰值；二是时间阈值，确保相邻峰值之间的时间间隔大于一定值，以防止误判同一步伐中的多峰。 5. 零点交叉法：通过监测加速度波形的向上零点交叉，可以识别步态周期的结束和新的跨步开始，从而计算出每一步的统计特性。 实验中，采用了一种零点交叉方法来确定步频，其流程图展示了算法的实施过程，并通过实验验证了这种方法的有效性。图4.5展示了一个具体的步频探测结果实例。 此外，标签提及的“传感器辅助室内定位”和“PDR（ Pedestrian Dead Reckoning）算法”表明，这种加速度信号处理技术可能应用于基于传感器的行人定位系统，特别是结合GPS和其他自包含传感器（如陀螺仪和磁力计）进行室外到室内无缝定位。这样的系统能够在GPS信号弱或不可用的环境下，如建筑物内部，利用步态分析和惯性导航来持续跟踪行人的位置。 这篇实验指导书详细阐述了加速度信号预处理的原理和方法，对于理解行人步频探测和利用传感器进行室内外定位的研究具有重要的参考价值。通过有效的信号处理，可以提高定位系统的精度和鲁棒性，满足日益增长的定位需求，特别是在复杂环境下的行人导航。