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加速度計實現計步器的距離計算經驗總結
計步器研發工程師 / 2014-07-30

 我做過用加速度傳感器來2次積分求位移的系統。   實驗了2種數字接口的加速度傳感器,由于被采集設備的固有振動噪聲等,采集的數據點里面噪聲一堆一堆的,試了好幾種數字濾波的方法,都是沒啥顯著改善的。后來采用模擬接口的加速度傳感器是VTI系列的模擬輸出接口,外加模擬濾波放大啥的,獲取了還算可以的效果,就是成本比數字的貴了1倍。

 總結下來的規律是被測物體的速度變化越劇烈,位移積分的效果越好; 如果物體變化的非常緩慢的話,需要采用高精度的加速度傳感器,并且注意要設備自身的晃動帶來的誤差。   所以數字接口的傳感器只能用來大致測量運動較快的位移,對緩慢的效果極差。高精度的數字加速度也少,對電源的要求也很高,所以后來么,采用模擬接口的傳感器+放大電路來實現對緩慢變化信號的采集,總的系統誤差最大是3%~5%。 運動越快,誤差越小。越慢,則誤差越大     在我們的健康意識日益提高的世界,實際上存在著采用各種靈巧器械的運動模式。為移動電話增加一片計步器——你幾乎走到哪里都攜帶的一片精巧的便攜式電子設備,是一種顯而易見的應用。用戶可以測量他們已經走了多遠并且已消耗了多少卡路里能量。在當今市場上確實有幾款這種功能的手機。

   雖然加速度計可以很容易地完成計算行走的步數,然而由于步長因人而異(大約相差±30%)并且檢測結果也取決于人的行走速度(通常誤差大于±25%),所以不能精確檢測出在經過的距離內的行走步數。但是通過實際測量移動電話(在衣袋中或掛在腰帶上)所經歷的加速度可以對經過的距離做出非常好的估計。公共領域已有算法可保證步進計數器的精度優于95%,行走距離的精度優于90%(請見ADI公司關于該算法的應筆記AN-602)。  計步器要求加速度計具有很低的功耗(因為加速度計實際上總是處于開啟狀態)和至少±2 g的測量范圍。

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