【环境专家之智能手表】Part9：活动状态识别

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1.介绍

活动状态有很多种，主要有站立、坐、走路、浅睡、深睡、跑步、未佩戴，当然这里的每一个状态的识别都是需要有算法的，对原始数据进行分析，然后去编写算法，当然还有机器学习，刚开始算法根据人的身高和体重（用户自行输入），进行算法匹配，而后面通过采集该用户的各种状态的数据并分析，给出最合适的算法，同时还可以像另一个选手的作品【跑步姿势训练鞋】识别用户走路的姿态，给用户建议，不过这个有一定的难度，这次作品就不做了。

2.状态识别

这次作品主要识别三种姿态，未活动，走路和工作。【未活动】是这个是最好检测，的只要检测三轴的方向是否长时间未改变，那么就可以知道佩戴者处于未活动。如果要识别是睡眠还是未活动，这个需要有进一步的算法，暂时略过。

走路的话，其实也是比较好识别的，人在走路过程中，手是晃动的，那么三轴的方向是变化的，就如同下图1一样，戴着【RSL10-SENSE-GEVK】设备时走出分骚的步伐时的三轴角度变化。

图1

加速度驱动就不过多的分析了，拿到三轴的方向数据之后，模拟走路输出的波形如下图2所示。

图2

其中蓝色是X轴，红色是Y轴，绿色是Z轴。可以看到红色数据变化最大。

那么正常走路的情况下分析X轴就可以了，其中一个波峰或一个波谷就是一步，那么就可以通过这个特性编写计步检测算法，为了预防晃动导致的计步，会有一个前十步的统计，当走了十步之后才会真正开始计步，当然也会加上这十步，如果一次走路未满十步，则会被判断为晃动，具体的实现的代码如下：

int16_t last_y_org = 0;
int16_t last_y_peak = 0;
uint8_t walk_status = 0;	//0未走路，1走路中
uint32_t step_cnt = 0;		//当前步数
uint8_t step_after = 0;		//前十步统计
uint8_t stap_dif_cnt = 0;	//数值不同
//检测走路
uint8_t activity_walk_detect(int16_t y_org)
{
	if(last_y_org == y_org)
	{
		stap_dif_cnt++;	//数值一直相同
		if(stap_dif_cnt >= 10)
		{
			stap_dif_cnt = 0;
			walk_status = 0;//当前未走路
			step_after = 0;	//前十步清零
		}
		return walk_status;
	}

	last_y_org = y_org;
	if(last_y_peak > 0)		//峰值大于0
	{
		if(last_y_org < 0)		//小于0
		{
			if(walk_status == 0)
			{
				step_after++;
				if(step_after >= 10)
				{
					step_after = 0;
					step_cnt += 10;
					walk_status = 1;
				}
			}
			else
			{
				step_cnt++;//步数+1
			}
			stap_dif_cnt = 0;
		}
		else
		{
			stap_dif_cnt++;	//数值一直相同
			if(stap_dif_cnt >= 10)
			{
				stap_dif_cnt = 0;
				walk_status = 0;//当前未走路
				step_after = 0;	//前十步清零
			}
		}
	}
	else
	{
		if(last_y_org > 0)		//小于0
		{
			if(walk_status == 0)
			{
				step_after++;
				if(step_after >= 10)
				{
					step_after = 0;
					step_cnt += 10;
					walk_status = 1;
				}
			}
			else
			{
				step_cnt++;//步数+1
			}
			stap_dif_cnt = 0;
		}
		else
		{
			stap_dif_cnt++;	//数值一直相同
			if(stap_dif_cnt >= 10)
			{
				stap_dif_cnt = 0;
				walk_status = 0;//当前未走路
				step_after = 0;	//前十步清零
			}
		}
	}
	last_y_peak = last_y_org;
	return walk_status;
}

通过上面的算法，对应着刚才的波形数据，实际得出的步数波形如下图3所示：

图3

其中蓝色为前十步统计，红色为实际步数，绿色为计步状态，可以看到十步之后，实际步数开始直接加上10步，然后就在稳步增长，可以对比图2和图3查看。

接下来就是工作状态了，由于只有三个状态，所以除了未活动和走路就是工作状态了，这里写的比较简单，当不是走路时且三轴方向有变化，就被当作为工作状态，具体代码如下：

//检测工作
int16_t global_x_org = 0;
int16_t global_y_org = 0;
int16_t global_z_org = 0;
uint8_t no_work_cnt = 10;
//检测工作，只要动就是工作
uint8_t activity_work_detect(int16_t x_org, int16_t y_org, int16_t z_org)
{
	if(abs(global_x_org - x_org) > 100  || abs(global_y_org - y_org) > 100 || abs(global_z_org - z_org) > 100)
	{
		global_x_org = x_org;
		global_y_org = y_org;
		global_z_org = z_org;
		no_work_cnt = 10;
		return 1;
	}
	else
	{
		if(no_work_cnt > 0)
			no_work_cnt--;
		if(no_work_cnt == 0)
			return 0;
	}
	return 1;
}

最后就是这代码的整合，然后通过广播发送给矿井外设备了，整合的代码如下：

//传入数据
void activity_update_data(bhy_data_vector_t act_data)
{
	uint8_t ret_value = 0;
	ret_value = activity_walk_detect(act_data.y);
	printf("walk:%d,%d,%d\n", step_after, step_cnt, ret_value);
	if(ret_value > 0)	//在走路中，不检测是否在工作
	{
		now_status = WALK;
		return;
	}
	ret_value = activity_work_detect(act_data.x, act_data.y, act_data.z);
	printf("work:%d,%d\n", no_work_cnt, ret_value);
	if(ret_value > 0)
	{
		now_status = WORK;
		return;
	}
	else
	{
		now_status = NO_ACTIVITY;
	}
}

//获取当前状态
ACTIVITY_STATUS activity_get_status(void)
{
	return now_status;
}

3.总结

活动状态检测其实还有很多状态要识别的，由于时间问题暂时就写了这三个状态，能够简单的识别走路，工作和未活动对于这个作品来说够用了，下一篇写状态灯和模式相关的内容。

dql2016

赞，学习了

sipower

厉害

那个动画的走姿太骚包啦，哈哈哈

w494143467

sipower 发表于 2021-6-23 16:21 厉害 那个动画的走姿太骚包啦，哈哈哈

哈哈，突然想到的，娱乐一下哈。

soso

我也觉得是，走路的小人屌屌的。

sgf201

给你贡献个小点，人跑步和走路的最大区别 是加速度是不是会出现0值

reayfei

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