基于加速度传感器LIS3DH的计步器设计.pdf

2012年第31卷第11期
传感器与微系统( Transducer and Microsystem Technologies)
基于加速度传感器LIS3DH的计步器设计
韩文正2,冯迪',李鹏',马文超2
(1.北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191
2.联想(北京〕研究院,北京100085
摘要:设计了一种基于微机电系统(MEMS)加速度传感器LIS3DH的计步器,包括运动检测、数据处理
和显示终端。数字输出加速度传感器 LS3DH作为运动检测模块,检测人体运动时加速度变化;数据处理
模块对加速度信息进行处理,使用FFT滤波和自适应频率范围去除噪声对加速度信号的影响,利用加速
度变化的上升、下降区间实现计步功能。实验结果表明:该计步系统具有体积小、结构简单、功耗低、工作
稳定的特点,能够提供较高精度的计步功能。
关键词:微机电系统;计步器;加速度传感器;高精度
中图分类号:TP212.9
文献标识码:A
文章编号:1000-9787(2012)11-0097-08
Design of pedometer based on acceleration
sensor L/SDHL
HAN Wen-zheng, FENG Di, LI Peng, MA Wen-chao
(1. School of Instrument Science and Opto-electronics Engineering
Beihang University, Beijing 100191, China:
2. Lenovo Beijing Corporate Research &Development, Beijing 100085, China
Abstract A pedometer based on micro-electro-mechanical system(MEMS acceleration sensor LIS3DH is
designed, including motion detection, data processing and display terminal. The digital output acceleration sensor
IIS3 DH is used as motion detection module, which detects the acceleration change of human motion; data
processing module processes the acceleration signal, FF] filtering and adaptive frequency range are used to remove
nfluence of noise on acceleration signal, using rise and decline region of acceleration change to calculate the
number of steps of human walking. The experime lal results show thal the systern has the advantages of small size
simple strueture, low power consumption, stable operation, and it can provide high precision step counting
function
Key words: MEMS pedometer; acceleration sensor; high
precision
0引言
可以输出运动状态的实时数据,对运动数据进行采集和分
计步器是一种日常锻炼进度监控器,可以计算人们行
析
走的步数,估计行走距离、消耗的卡路里,方便人们随时监
本文基于 LIS3 DH加速度传感器设计了一种电子式
控自已的健身强度、运动水平和新陈代谢。
计步器,该传感器是意法半导体(ST)公司的三轴重力加速
早期的机械式计步器利用人走动时产生的振动触发度传感器,可以精确测得人行走时的步态加速度信号,具有
机械开关检测步伐,虽然成本低,但是准确度和灵敏度都功耗低、精确度和灵敏度高的特点
很低,体积较大,且不利于系统集成。随着MFMS技术的
人体运动模型
发展,基于MEMS技术的惯性传感器得到迅速发展,其具
通过步态加速度信号提取人步行的特征参数是一种简
有价格低、体积小、功耗低、精度高的特点,利用MEMS加便、可行的步态分析方法。行走运动包括3个分量,分别是
速度传感器设计的电子计步器,通过测量人体行走时的加前向、侧向以及垂直向,如图1所示。IS3DH是一种三轴
速度信息,经过软件算法计算步伐,可以克服机械式计步(X,Y,乙轴)的数字输出加速度器,可以与运动的3个方向
器准确度和灵度低的缺点,可准确地检测步伐,同时还相对应2
收稿期:2012-04-20