[发明专利]一种基于角速度信号的步态事件点检测方法

说明书

本发明提出一种基于角速度信号的步态事件点检测方法，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；本发明不需要过于复杂的仪器也可以采取并检测出较为精密的步态事件数据。

技术领域

本发明涉及步态检测技术领域，尤其是一种基于角速度信号的步态事件点检测方法。

背景技术

脑卒中又称中风、脑血管意外，是当今世界对人类危害最大的3种疾病之一。约有75%的患者患有不同程度的肢体障碍，造成下肢功能障碍的原因通常是由于神经传导通路的改变或者中断而造成走路时神经系统对脚部支配能力的下降，造成踝关节无法产生背屈，导致出现足尖上抬不完全或不能的现象，称之为足下垂。目前针对足下垂患者康复治疗提出利用功能性电刺激(Functional Electrical Stimulation，FES)技术。功能性电刺激技术需要准确判断步态状态来判断电刺激何时开启以及停止。

目前技术可利用足底压力传感器来获取足底信号的动态响应以此来判断此时处于何种步态模式。

根据足底压力传感器来判断步态以达到启停控制作用的方式虽然较为精确，但是需要采用由8只压阻式传感器组成的压力鞋垫来获得足底压力信号，通过信号调理电路对信号进行滤波并将电阻变化信号转换为电压变化信号，通过单片机进行A/D转换，使用WiFi模块来对数据进行收发，成本高而且需要处理较多数据，较为复杂。

本发明使用角速度传感器则是通过采集角速度判断脚跟着地和脚尖离地两个时刻，作为开启和关闭电刺激的标志，相对于足底压力传感器方案而言，本发明的优势在于不需要过于复杂的仪器也可以采取较为精密的数据。

发明内容

本发明提出一种基于角速度信号的步态事件点检测方法，不需要过于复杂的仪器也可以采取并检测出较为精密的步态事件数据。

本发明采用以下技术方案。

一种基于角速度信号的步态事件点检测方法，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。