[发明专利]一种防作弊计步装置及其计步方法

权利要求书

1.一种防作弊计步装置，其特征在于：包括一对分别穿戴在两只脚鞋面上的计步感应装置和同时与计步感应装置连接的智能终端；所述计步感应装置包括电源、电源管理模块、微控制器、三轴加速度计和全双工蓝牙无线通信模块，

所述电源及电源管理模块，用于为微控制器、三轴加速度计和全双工蓝牙无线通信模块进行供电；

所述微控制器，用于采集三轴加速度计的数据并滤波和抗野值处理，经过计步算法运算后，将数据通过全双工蓝牙无线通信模块；

所述全双工蓝牙无线通信模块，发送到智能终端；

所述智能终端，用于完成数据融合、防作弊检测和结果输出。

2.根据权利要求1所述的一种防作弊计步装置，其特征在于：所述智能终端设置为智能手机。

3.根据权利要求1或2所述的一种防作弊计步装置的计步方法，其特征在于：其步骤如下；

1)计步感应装置A(简称节点A)和计步感应装置B(简称节点B)实现时钟同步：智能终端的APP启动后，首先搜索节点A并自动建立蓝牙连接；蓝牙连接建立时刻，智能终端和节点A同时启动逻辑时间计时；节点A的微控制器采用中断方式检测蓝牙是否连接，蓝牙连接状态转换为同步和双向连接，此时认为智能终端和节点A的逻辑时间为同步的；随后智能终端搜索节点B并自动建立蓝牙连接，连接建立时刻，节点B内部中断检测连接并启动内部逻辑时间计时，智能终端存储节点B逻辑时间与节点A逻辑时间的偏差值δ，随后对于接收到的节点B的数据，其对应的逻辑时间均加上δ时间，实现时钟的同步；

2)采集加速度计数据并处理：时钟同步完成后，节点A和B微控制器分别以50Hz采集三轴加速度计数据Ax、Ay、Az；首先得到三轴合加速度：

由于步行或跑步过程中的振动，加速度计会有较大噪声，并可能出现野值，首先对数据进行抗野值处理，判断野值的方法为：

L为预先设定的分析窗长度，A(i)表示i时刻的合加速度，表示窗口时间内所有合加速度的平均值。若上式不成立，则判断为不是野值；若上式成立，则判断为野值，以前面两个时刻的数据做线性外推得到

野值处理后，将外推的数据加入传感器序列中，再进行低通滤波以减小高频噪声：

其中，a_k和b_j均为低通滤波器的参数，即i时刻滤波后的合加速度；

对于低通滤波后的L长度窗口数据，使用波峰波谷检测算法进行计步检测，得到窗口内的步数；

3)防作弊检测：节点A和节点B向智能终端发送的防作弊数据，包括最近一次计步周期内的合加速度波峰值、合加速度波峰对应的逻辑时间、合加速度波谷值、合加速度波谷对应的逻辑时间、计步周期的时间长度、当前时刻到上一个防作弊检测时间段内的总步数；

4)计步统计：当检测到作弊时，智能终端向节点A和节点B发送一次防作弊确认命令，节点A和节点B再发送一次防作弊数据，智能终端进行确认；若确定为作弊，则检测作弊时间段内的所有计步数据将被扣除。