現如今，很多現代人都非常注重自己的日常鍛煉，計步作為一種有效記錄監控鍛煉的監控手段，被廣泛應用在移動終端的應用中。

　　

目前，大部分的計步都是通過GPS信號來測算運動距離，再反推行走步數實現的。這種方法很是有效，但在室內或沒有GPS信號的設備上無法工作。同時，GPS精度對結果的幹擾也比較大。

　　

為避免上述問題的出現
，我們可以考慮一種新的測步方法
，即：通過設備上的加速度傳感器來計算步數，在不支持GPS的設備上也可正常工作。還可以與GPS互相配合測步，這樣可令使用場景變得多樣。

　　

　　

目前，大部分設備都提供了可以檢測各個方向的加速度傳感器。以iOS設備為例
，我們利用了其三軸加速度傳感器（x，y，z軸代表方向如圖）的特性來分析。分別用以檢測人步行中三個方向的加速度變化。

iOS設備的三軸加速度傳感器示意圖

　　

用yong戶hu在zai水shui平ping步bu行xing運yun動dong中zhong，垂chui直zhi和he前qian進jin兩liang個ge加jia速su度du會hui呈cheng現xian周zhou期qi性xing變bian化hua，如ru圖tu所suo示shi。在zai步bu行xing收shou腳jiao的de動dong作zuo中zhong，由you於yu重zhong心xin向xiang上shang單dan隻zhi腳jiao觸chu地di，垂chui直zhi方fang向xiang加jia速su度du是shi呈cheng正zheng向xiang增zeng加jia的de趨qu勢shi，之zhi後hou繼ji續xu向xiang前qian，重zhong心xin下xia移yi兩liang腳jiao觸chu底di
，加jia速su度du相xiang反fan。水shui平ping加jia速su度du在zai收shou腳jiao時shi減jian小xiao，在zai邁mai步bu時shi增zeng加jia。

反fan映ying到dao圖tu表biao中zhong
，可ke以yi看kan到dao，在zai步bu行xing運yun動dong中zhong，垂chui直zhi和he前qian進jin產chan生sheng的de加jia速su度du與yu時shi間jian大da致zhi為wei一yi個ge正zheng弦xian曲qu線xian
，而er且qie在zai某mou點dian有you一yi個ge峰feng值zhi。其qi中zhong，垂chui直zhi方fang向xiang的de加jia速su度du變bian化hua最zui大da
，通tong過guo對dui軌gui跡ji的de峰feng值zhi進jin行xing檢jian測ce計ji算suan和he加jia速su度du閥fa值zhi決jue策ce，即ji可ke實shi時shi計ji算suan用yong戶hu運yun動dong的de步bu數shu
，還hai可ke依yi此ci進jin一yi步bu估gu算suan用yong戶hu步bu行xing距ju離li。

　　

因(yin)為(wei)用(yong)戶(hu)在(zai)運(yun)動(dong)中(zhong)可(ke)能(neng)用(yong)手(shou)平(ping)持(chi)設(she)備(bei)，或(huo)者(zhe)將(jiang)設(she)備(bei)置(zhi)於(yu)口(kou)袋(dai)中(zhong)。所(suo)以(yi)，設(she)備(bei)的(de)放(fang)置(zhi)方(fang)向(xiang)不(bu)定(ding)。為(wei)此(ci)

，通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)三(san)個(ge)加(jia)速(su)度(du)的(de)矢(shi)量(liang)長(chang)度(du)
，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)一(yi)條(tiao)步(bu)行(xing)運(yun)動(dong)的(de)正(zheng)弦(xian)曲(qu)線(xian)軌(gui)跡(ji)。

　　

第(di)二(er)步(bu)是(shi)峰(feng)值(zhi)檢(jian)測(ce)
，我(wo)們(men)記(ji)錄(lu)了(le)上(shang)次(ci)矢(shi)量(liang)長(chang)度(du)和(he)運(yun)動(dong)方(fang)向(xiang)，通(tong)過(guo)矢(shi)量(liang)長(chang)度(du)的(de)變(bian)化(hua)，可(ke)以(yi)判(pan)斷(duan)目(mu)前(qian)加(jia)速(su)度(du)的(de)方(fang)向(xiang)，並(bing)和(he)上(shang)一(yi)次(ci)保(bao)存(cun)的(de)加(jia)速(su)度(du)方(fang)向(xiang)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)。如(ru)果(guo)是(shi)相(xiang)反(fan)的(de)
，即(ji)是(shi)剛(gang)過(guo)峰(feng)值(zhi)狀(zhuang)態(tai)
，則(ze)進(jin)入(ru)計(ji)步(bu)邏(luo)輯(ji)進(jin)行(xing)計(ji)步(bu)，否(fou)則(ze)舍(she)棄(qi)。通(tong)過(guo)對(dui)峰(feng)值(zhi)的(de)次(ci)數(shu)累(lei)加(jia)
，可(ke)得(de)到(dao)用(yong)戶(hu)步(bu)行(xing)的(de)步(bu)伐(fa)。

　　

最(zui)後(hou)
，就(jiu)是(shi)去(qu)幹(gan)擾(rao)。手(shou)持(chi)設(she)備(bei)會(hui)有(you)一(yi)些(xie)低(di)幅(fu)度(du)和(he)快(kuai)速(su)的(de)抽(chou)動(dong)狀(zhuang)態(tai)
，或(huo)是(shi)我(wo)們(men)俗(su)稱(cheng)的(de)手(shou)抖(dou)，或(huo)者(zhe)某(mou)個(ge)惡(e)作(zuo)劇(ju)用(yong)戶(hu)想(xiang)通(tong)過(guo)短(duan)時(shi)快(kuai)速(su)反(fan)複(fu)搖(yao)動(dong)設(she)備(bei)來(lai)模(mo)擬(ni)人(ren)走(zou)路(lu)，這(zhe)些(xie)幹(gan)擾(rao)數(shu)據(ju)如(ru)果(guo)不(bu)剔(ti)除(chu)，會(hui)影(ying)響(xiang)記(ji)步(bu)的(de)準(zhun)確(que)值(zhi)，對(dui)於(yu)這(zhe)種(zhong)幹(gan)擾(rao)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)給(gei)檢(jian)測(ce)加(jia)上(shang)閥(fa)值(zhi)和(he)步(bu)頻(pin)判(pan)斷(duan)來(lai)過(guo)濾(lv)。

人體最快的跑步頻率為5HZ
，也就是說相鄰兩步的時間間隔的至少大於0.2秒，如圖所示
，我們設置了timespan在記步過程中我們過濾了高頻噪聲，即步頻過快的情況。同時我們通過和上次加速度大小進行比較
，設置設立一定的閥值Threshold來判斷運動是否屬於有效，有效運動才可進行記步。

　　

　　

以上是一個依靠加速度測算的計步器實現原理，已知步行和跑步的步伐經驗值，那麼稍微改進下即可變成一個測距測速計。

　　

通tong過guo三san軸zhou加jia速su度du傳chuan感gan器qi，我wo們men可ke以yi知zhi道dao用yong戶hu的de運yun動dong狀zhuang態tai。除chu了le計ji步bu，還hai可ke以yi通tong過guo加jia速su器qi的de變bian化hua曲qu線xian判pan斷duan用yong戶hu摔shuai倒dao狀zhuang態tai，做zuo成cheng一yi個ge老lao人ren和he兒er童tong摔shuai倒dao檢jian測ce自zi動dong報bao警jing器qi。