本實用新型屬于測量車輛、人員、動物或其他運動的固態(tài)物體在地面行駛的距離，例如，應用里程計或應用計步器的技術領域，具體是涉及一種防作弊計步裝置。

背景技術：

跑步是目前最為廣泛的群眾運動之一，包括人們日常的跑步鍛煉、朋友間的跑步競賽和一些官方的跑步競技。但目前的產品如智能手機計步、手環(huán)或其他穿戴設備等，由于目前的排名、積分和獎勵機制，造成很多人使用作弊裝置模擬手臂或腳的擺動進行作弊。實用新型專利(CN205246090U)所提出的通過藍牙信號強度計算兩腳之間距離變化的方法具有一定的防作弊功能，一定程度上提高了計步精度，但對于跑步的情況，由于雙腿分開且腳步抬起，使得跑步過程中兩腳之間的實際間隔差別不夠明顯，則難以設置閾值，造成判斷錯誤，

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種防作弊計步裝置，該一種防作弊計步裝置通過將兩個計步節(jié)點分別穿戴在兩個腳的鞋面上，使兩個計步節(jié)點與智能終端之間通常無信號遮擋，且通信距離短，通信延遲時間小，便于使節(jié)點A和節(jié)點B與智能終端的時間同步誤差較小，方便檢測是否使用作弊裝置或者通過晃動計步器模擬跑步以造成傳感器誤判的方式作弊，有利于提高線上跑步運動的真實性和公平性。

為了達到上述目的，本實用新型一種防作弊計步裝置，包括一對分別穿戴在兩只腳鞋面上的計步感應裝置和同時與計步感應裝置連接的智能終端；所述計步感應裝置包括殼體和設置在殼體內的電源、電源開關、微控制器、三軸加速度計和藍牙裝置，所述電源分別與微控制器、三軸加速度計和藍牙裝置連接，所述三軸加速度計與微控制器連接，所述微控制器與藍牙裝置連接。

進一步，所述智能終端設置為智能手機。

進一步，所述殼體靠近腳裸處設置有綁帶，所述綁帶兩端設置有相互粘接的粘接帶。

進一步，所述殼體靠近腳裸處內側設置有墊層，所述墊層設置為海綿層。

進一步，所述殼體底部設置有卡片，所述卡片插入鞋面鞋帶穿插部。

進一步，所述殼體側壁上設置有綁繩，所述綁帶固定在鞋面鞋帶安裝孔處。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型一種防作弊計步裝置通過將兩個計步節(jié)點分別穿戴在兩個腳的鞋面上，使兩個計步節(jié)點與智能終端之間通常無信號遮擋，且通信距離短，通信延遲時間小，便于使節(jié)點A和節(jié)點B與智能終端的時間同步誤差較小，方便檢測是否使用作弊裝置或者通過晃動計步器模擬跑步以造成傳感器誤判的方式作弊，有利于提高線上跑步運動的真實性和公平性。

附圖說明

為了使本實用新型的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本實用新型提供如下附圖進行說明：

圖1為本實用新型一種防作弊計步裝置的控制原理圖；

圖2為本實用新型一種防作弊計步裝置的結構示意圖。

附圖標記：1-殼體；2-鞋體；3-鞋面；4-鞋孔；5-卡片；6-腳裸；7-綁帶；8-綁繩；9-墊層。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。

如圖1所示為本實用新型一種防作弊計步裝置的結構示意圖；本實用新型一種防作弊計步裝置，包括一對分別穿戴在兩只腳鞋面上的計步感應裝置和同時與計步感應裝置連接的智能終端；所述計步感應裝置包括殼體1和設置在殼體1內的電源、電源開關、微控制器、三軸加速度計和藍牙裝置，所述電源分別與微控制器、三軸加速度計和藍牙裝置連接，所述三軸加速度計與微控制器連接，所述微控制器與藍牙裝置連接。

本實施例通過將兩個計步節(jié)點分別穿戴在兩個腳的鞋面上，使兩個計步節(jié)點與智能終端之間通常無信號遮擋，且通信距離短，通信延遲時間小，便于使節(jié)點A和節(jié)點B與智能終端的時間同步誤差較小，方便檢測是否使用作弊裝置或者通過晃動計步器模擬跑步以造成傳感器誤判的方式作弊，有利于提高線上跑步運動的真實性和公平性

進一步，優(yōu)選的所述智能終端設置為智能手機。

進一步，優(yōu)選的所述殼體1靠近腳裸6處設置有綁帶7，所述綁帶7兩端設置有相互粘接的粘接帶，該結構在足部通過鞋孔4穿上鞋體2后，將殼體安裝在鞋面3上，通過綁帶7將殼體綁扎固定，有利于將殼體1固定在鞋面上。

進一步，優(yōu)選的所述殼體1靠近腳裸6處內側設置有墊層9，所述墊層9設置為海綿層，該結構有利于避免腳裸與殼體1之間摩擦，避免步行時產生干擾。

進一步，優(yōu)選的所述殼體1底部設置有卡片5，所述卡片6插入鞋面鞋帶穿插部，該結構可以避免殼體在鞋面上左右晃動，提高殼體的穩(wěn)定性。

進一步，優(yōu)選的所述殼體1側壁上設置有綁繩8，所述綁帶8固定在鞋面3鞋帶安裝孔處動，該結構避免人在步行時，殼體前端出現(xiàn)甩動，提高數據真實性。

本實用新型一種防作弊計步裝置的計步方法，其步驟如下：

1)計步感應裝置A(簡稱節(jié)點A)和計步感應裝置B(簡稱節(jié)點B)實現(xiàn)時鐘同步：智能終端的APP啟動后，首先搜索節(jié)點A并自動建立藍牙連接；藍牙連接建立時刻，智能終端和節(jié)點A同時啟動邏輯時間計時；節(jié)點A的微控制器采用中斷方式檢測藍牙是否連接，藍牙連接狀態(tài)轉換為同步和雙向連接，此時認為智能終端和節(jié)點A的邏輯時間為同步的；隨后智能終端搜索節(jié)點B并自動建立藍牙連接，連接建立時刻，節(jié)點B內部中斷檢測連接并啟動內部邏輯時間計時，智能終端存儲節(jié)點B邏輯時間與節(jié)點A邏輯時間的偏差值δ，隨后對于接收到的節(jié)點B的數據，其對應的邏輯時間均加上δ時間；由于節(jié)點穿戴在鞋面，與智能終端之間通常無信號遮擋，且通信距離短，通信延遲時間小，因此可以認為節(jié)點A和節(jié)點B與智能終端的時間同步誤差較??；每次藍牙連接過程，均需重新進行時鐘同步操作；為了保證時鐘同步長期的可靠性，當節(jié)點A和節(jié)點B長期工作時，智能終端間隔T0時間(T0取決于節(jié)點A和B的計時精度)主動發(fā)起一次時鐘同步操作，具體操作是智能終端主動斷開節(jié)點A和節(jié)點B的藍牙連接，斷開完成后，快速依次重新連接節(jié)點A和節(jié)點B，實現(xiàn)時鐘的同步；

2)采集加速度計數據并處理：時鐘同步完成后，節(jié)點A和B微控制器分別以50Hz采集三軸加速度計數據Ax、Ay、Az；首先得到三軸合加速度：

由于步行或跑步過程中的振動，加速度計會有較大噪聲，并可能出現(xiàn)野值，因此首先對數據進行抗野值處理，判斷野值的方法為：

L為預先設定的分析窗長度；若上式不成立，則判斷為不是野值；若上式成立，則判斷為野值，以前面兩個時刻的數據做線性外推得到

野值處理后，將外推的數據加入傳感器序列中，再進行低通濾波以減小高頻噪聲：

其中，a_k和b_j均為低通濾波器的參數；

對于低通濾波后的L長度窗口數據，使用波峰波谷檢測算法進行計步檢測，得到窗口內的步數；

3)防作弊檢測：通常計步作弊只會長時間持續(xù)作弊，短時間的作弊對于計步數據和排名等無實質意義；為了降低系統(tǒng)功耗，傳感器節(jié)點間隔T1時間；T1為離線設計存儲的一組偽隨機數，采用固定時間間隔容易被作弊裝置破解；向智能終端發(fā)送一次防作弊數據進行作弊檢測；當檢測到作弊時，智能終端向傳感器節(jié)點發(fā)送一次防作弊確認命令，傳感器節(jié)點再發(fā)送一次防作弊數據進行確認；若確定為作弊，則檢測作弊時間段內的所有計步數據將被扣除。傳感器節(jié)點向智能終端發(fā)送的防作弊數據包括：最近一次計步周期內的合加速度波峰值、合加速度波峰對應的邏輯時間、合加速度波谷值、合加速度波谷對應的邏輯時間、計步周期的時間長度、當前時刻到上一個防作弊檢測時間段內的總步數；

4)計步統(tǒng)計：當檢測到作弊時，智能終端向傳感器節(jié)點發(fā)送一次防作弊確認命令，傳感器節(jié)點再發(fā)送一次防作弊數據進行確認；若確定為作弊，則檢測作弊時間段內的所有計步數據將被扣除。

進一步，在步驟3)中，優(yōu)選的智能終端收到節(jié)點A和節(jié)點B數據后，依次將數據通過以下四個判決條件：

a)由于實際行走或跑步過程中，節(jié)點A和節(jié)點B分別對左右腳計步，因此兩個節(jié)點的步數SC_A、SC_B應相等，考慮到意外情況，允許一定閾值，判決依據為：

b)根據波谷到波峰的時間與單步總時間的占比可以區(qū)別是否為類單擺運動引起的計步，判決依據為：

c)同一用戶的波峰和波谷值在左右腳應無明顯差別，判決依據為：

d)用戶行走或跑步必然為兩腳交替進行，即節(jié)點A和節(jié)點B的合加速度曲線的相位應有明顯不同，判決依據為：

|2×Tpeak_A-Tpeak_B-Tvalley_B|＜Threshold4

當上述判決條件滿足四個時，防作弊檢測通過；

滿足兩個或三個時，智能終端請求再次發(fā)送防作弊數據，根據新的數據進一步判斷，若仍不符合要求，則防作弊檢測失敗，視為作弊；

僅滿足一個或全部不滿足判決條件時，直接判斷為防作弊檢測失敗，視為作弊。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經對本實用新型進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本實用新型權利要求書所限定的范圍。