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智能手机计步器算法的实现

现在的智能手机嵌入了一些微小的传感器，比如重力传感器、光传感器、声音传感器

等。如何有效地利用这些传感器来开发一些应用，是一个值得深入研究的课题。比如开发

医疗健康的应用、运动量监视器等。本文采用 htc Touch Pro 智能手机的重力传感器来开发

一款监视步数的程序，程序的关键在于计步模型的建立。由于程序算法还存在一定的问题

在本文最后的“存在问题”给出。如有问题请不吝指出。

智能手机　

所谓的智能手机是指，具有独立的操作系统，用户可以自行安装第三方应用软件，通

过此类程序来对手机的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的手

机，它实际上就是一台迷你的个人电脑。智能手机的操作系统主要有： Windows Mobile,

iPhone, BlackBerry, Linux

等。

步数识别系统

步数识别系统是指运行在移动手机上，能够监视用户走了多少步的应用程序。它一般

由以下 3 个部分构成：

·传感器模块，用来采集传感器数据；

·特征提取模块，处理和分析原始数据，并进行特征提取、建立模型；

·步数识别模块，把所提取的特征用来识别步数。

硬件设备

重力传感器（G-Sensor）又称为加速度传感器，用来感知加速度的变化，它使用三维

方向的加速度分量来表示。G-Sensor 被用在很多智能设备当中，比如 IBM 的高端笔记本电

脑内置了 G-Sensor，在发生剧烈的拉动时（如跌落），立即启动硬盘保护，避免硬盘损害。

再如 Apple 的 iPhone 使用 G-Sensor 来感知手机屏幕的方向，当在观看视频时手机横放，屏

幕自动跟着旋转，这使得用户体验大大增加。本文采用 htc Touch Pro 手机上的 G-Sensor，

同样也适用于 htc 其它型号的 G-Sensor。

方案实现

日常生活当中，人们使用手机一般是拿在手上，放在裤兜里，女士也经常把它放在包

里。因为手机外界环境总是很复杂的，裤兜有松有紧，放在松裤兜的手机比放在紧的更容

易抖动，产生的噪音也更多。为了使该算法尽可能的适用于不同的应用环境，需要对大部

分的使用环境进行测试。首先，由 4 个人（8 个或更多也可以）各自对不同手机使用环境

进行数据收集，因为人们在同样的场合使用手机的习惯是不一样的。其次，对采集来的这

些数据分别进行特征提取。最后，使用提取的特征模型进行识别检验。

数据采集：htc Touch Pro G-Sensor 提供的数据如表 1 所示。

表 1. htc Touch Pro G-Sensor 提供的数据

字段含义

X

加速度在手机坐标 X 方向的分量大小，类型为 double

Y

加速度在手机坐标 Y 方向的分量大小，类型为 double

Z

加速度在手机坐标 Z 方向的分量大小，类型为 double

Length

加速度大小，值为，类型为 double

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