基于BLE4.0的计步系统设计与实现设计与实现

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伴随着高节奏、高效率的生活方式,人们经常性会忽视通过适量的运动来提高自身身体机能,世界卫生组织健康方面专家给出的建议是每天保持适量的运动以预防疾病。伴随着科技的不断发展,可穿戴智能设备正在改变现有用户的运动模式,用户通过佩戴智能计步器以督促自身进行适量的运动,使身体保持健康状态。为改变传统计步系统佩戴位置不符合用户习惯、功耗较高、计步精度较低的弊端,本文设计了一种基于低功耗蓝牙的便携计步系统,实现了对用户行走数据实时检测的过程且具有较好移动手持端的交互体验。该系统基于TI的CC2540平台,通过加速度传感器对用户的行走数据进行采集,经过滤波处理后通过射频模块传输到android系统的手持设备中,用户可直接在移动端查阅相关运动数据,具有较好的用户体验。因人体在行走过程中手臂摆动的轨迹复杂程度要远大于腰部以及脚部,所以在本课题中,如何提高佩戴在手腕处的计步系统的测量精度和用户体验将作为本课题的设计难点。为保证佩戴手腕处的计步系统具有较高的精度,本文首先根据人体行走的特性进行建模,分析人体在行走过程中手腕处产生的加速度的周期特征,以此作为计步算法的设计基础;为实现高精度的计步算法,本文基于改进峰值检测波形的思想对行走步数进行检测,并在原有算法上对计步算法参数做出改进:在计步算法参数中的状态规则中加入“扰动状态”,当系统判断当前状态为“扰动状态”时将停止当前计步,并将阈值的取值时间域扩大以此提高计步精度。另外,本文根据用户使用手持设备的习惯,设计了具有良好用户体验的移动端程序。经过对本系统的分析和测试表明,本文设计的低功耗计步系统具有较低的功耗,可支持用户较长时间的计步需求:测试结果显示系统的接收灵敏度-92.5dBm,计步系统精度通过不同类型的用户测试达到90%左右。系统在通过后续测试后,各项性能指标与功能指标符合设计标准。
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