[发明专利]一种基于角速度信号的步态事件点检测方法

权利要求书

1.一种基于角速度信号的步态事件点检测方法，其特征在于：所述方法把角速度传感器固定于人体小腿部位处，通过采集小腿的角速度数据，来判断人走路时的脚跟着地时间点和脚尖离地时间点，并以此划分步态周期；

所述检测方法中，把脚跟着地时间点视同为人体下肢运动情况从摆动相即将转变为支撑相时，脚跟刚接触地面的时间点，并以脚跟着地时间点划分步态周期，步态周期的定义为人体同侧下肢前后两次脚跟着地时间点的间隔；

在每个步态周期内，角速度传感器采集的小腿角速度数据具有双波谷特征和单波峰特征；

所述每个步态周期内的小腿角速度数据中，单波峰特征中的波峰对应的第一步态事件为下肢处于摆动中相点；所述双波谷特征中的两个波谷分别位于单波峰特征的波峰前方和后方，波峰前方的波谷对应的第二步态事件为脚尖离地，波峰后方的波谷对应的第三步态事件为脚跟着地，所述检测方法基于第一步态事件、第二步态事件、第三步态事件检测脚尖离地时间点和脚跟着地时间点；

所述检测方法以预设的角速度阈值SP_th，从所采集的小腿角速度数据中来筛选出与摆动中相点对应的摆动中相点角速度数据集；具体为，当角速度数据大于角速度阈值SP_th且角速度变化量为正值时，该部分角速度数据可用于步态事件点检测的摆动中相时间点判断；

在摆动中相时间点判断时，读取并判断小腿角速度信号是否大于预设阈值SP_th，若大于SP_th且当前角速度变化量为正值，则满足摆动中相点检测条件，将此角速度存入SP_data中；若下一个采样周期采集的角速度信号满足摆动中相点检测条件且角速度值大于SP_data，则把该角速度值覆盖SP_data中的原值；若不满足上述任一条件时，则退出本轮判断，接着读取下一个步态采样周期的角速度数据，然后进行新一轮的判断；重复上述步骤，直到取得满足条件的最大的角速度信号SP_data，该最大的角速度信号SP_data对应时间即为摆动中相时间点；

在采集的小腿角速度数据中，若在摆动中相点出现前的第一个小于零的极小值点处的角速度变化量为负值，则该部分数据可用于步态事件点检测的脚尖离地时间点判断；

在采集的小腿角速度数据中，若在摆动中相点出现后的第一个小于零的极小值点处的角速度变化量为负值，则该部分数据可用于步态事件点检测的脚跟着地时间点判断；

在采集的小腿角速度数据中，一个摆动中相时间点之后必有一个脚跟着地时间点，判定脚跟着地时间点时，读取摆动中相时间点后的小腿角速度数据，判断其角速度信号是否小于零，若小于零且角速度变化量为负值，则视为满足脚跟着地的检测条件，将此角速度存入HS_data中，当且仅当下一个采样周期采集的角速度信号满足脚跟着地的检测条件且角速度小于HS_data，则把这个角速度覆盖HS_data中的原值；当角速度变化量由负转正时，判断此时的角速度HS_data是否小于预设的脚跟着地阈值HS_th，若小于，该点对应的时间即为脚跟着地时间点；反之，重复上述步骤，直到取得满足条件的摆动中相点后的第一个小于零的极小值点HS_data，则该点对应的时间即为脚跟着地时间点；

判定脚尖离地时间点的方法为，在判断得到当前步态周期的脚跟着地时间点后，记录脚跟着地时间点出现的时刻，若待判断的角速度数据的时刻点与脚跟着地时间点出现的时刻的差值大于一个预设的时长阈值T_th，则开始新的步态周期，初始化所有参数后，开始判断角速度信号的幅值是否小于零，若小于零且角速度变化量为负值，则视为满足脚尖离地的检测条件，将此角速度存入TO_data中，当且仅当下一个采样周期采集的角速度信号满足脚跟着地的检测条件且角速度小于TO_data，则把该角速度覆盖掉TO_data中的原值；当角速度变化量由负转正时，判断此时的角速度是否小于脚尖离地阈值，若小于，该点即为脚尖离地时间点；反之，则重复上述步骤，直到取得满足条件的摆动中相时间点前的一个小于零的极小值点TO_data，该点即为脚尖离地时间点。