一種智能手環的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及傳感器檢測領域，尤其涉及一種智能手環。
【背景技術】
[0002]跌倒是對老年人健康乃至生命的嚴重威脅，也給社會帶來沉重的負擔。在我國，跌倒是65歲以上老年人首位傷害死因。如何獲取人體跌倒行為的運動學數據并對其進行準確識別和及時預警，對減小老年人由于跌倒帶來的傷害具有重要意義。
[0003]目前，針對老年人跌倒的自動檢測方法主要有通過視頻檢測，或者音頻和振動識另IJ。然而，由于人體日常行為活動比較復雜，在實際應用環境中的情境或聲音會對跌倒的檢測存在不同程度的誤判；另一方面，高清的視頻或音頻設備的應用受到限制的很大原因是價格昂貴，且體積龐大，應用場合局限，無法實時準確地對老年人跌倒行為進行識別和預目O
[0004]目前市面上出現了諸多品牌的智能手環，用于日常的計步，但是功能單一，并且在查看計步結果的時候必須與手機配合使用，無法一目了然地實時觀測步數結果。本發明將能夠檢測跌到行為的傳感器集成到手環殼體內，使手環除了計步作用，更具有檢測跌倒行為并報警的功能，本文提供了一種智能手環，不影響人體的正常動作，體積小巧，成本可控，檢測跌倒的精度高。
【發明內容】
[0005]為克服現有技術的不足，本發明的目的是:提供一種智能手環，體積小巧，佩戴方便，節約成本，不影響人體的日常活動，檢測跌倒的精度高。
[0006]為了解決【背景技術】中的技術問題，本發明提供了一種智能手環，包括手環殼體、傳感單元、處理單元及無線通信模塊，其中，所述傳感單元包括三軸加速度傳感器和雙軸角速度傳感器，所述處理單元用于接收并處理所述傳感單元采集的數據，所述無線通信模塊用于將所述處理單元處理的數據發送給上位機，所述傳感單元、處理單元和無線通信模塊設于所述手環殼體的內部。
[0007]可選地，所述智能手環還包括設于所述手環殼體內的數據存儲單元，所述數據存儲單元用于記錄所述傳感單元采集的原始數據。
[0008]具體地，所述智能手環還包括第一低通濾波電路和第二低通濾波電路，所述處理單元至少包括第一輸入端和第二輸入端，所述三軸加速度傳感器的輸出端與所述第一低通濾波電路的輸入端連接，所述第一低通濾波電路的輸出端與所述處理單元的第一輸入端連接，所述雙軸角速度傳感器的輸出端與所述第二低通濾波電路的輸入端連接，所述第二低通濾波電路的輸出端與所述處理單元的第二輸入端連接。
[0009]可選地，所述數據存儲單元為SD卡。
[0010]優選地，所述處理單元的外圍包括A/D轉換器和總線。
[0011]具體地，所述三軸加速度傳感器的量程為±6gn，靈敏度為200mV/gn，所述角速度傳感器的量程為±500° /so
[0012]本發明提供的智能手環還包括壓力傳感器和顯示屏，其中，所述壓力傳感器用于將檢測到的壓力信號傳送給處理單元，所述處理單元進行計數操作并將計數結果顯示在顯示屏上。
[0013]所述智能手環還包括蓄電模塊和充電接口。
[0014]本發明的智能手環的原理是①角速度特征是人體運動特征中一個重要參量，人體正常行走時，角速度周期性的規則變化，而在發生跌倒時刻，平衡感變差，下肢肌肉收縮力下降，導致行走不連續，腳不能抬高、腳跟著地，在跌倒過程中俯仰角的變化最為明顯，角速度會發生劇烈變化，所以角速度的變化可以反映出人體運動狀態的變化；②角速度傳感器可以檢測人體的俯仰角信息；③處理單元處理角速度信息，并把處理結果發送給控制器；④控制器實時根據角速度判斷跌倒行為是否發生，如果發生跌倒行為，控制器通過無線模塊將報警信息發送給上位機顯示。
[0015]采用上述技術方案，本發明的智能手環體積小巧，佩戴方便，節約成本，不影響人體的日常活動，檢測跌倒的精度高，使用壽命長。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它附圖。
[0017]圖1是本發明實施例提供的智能手環的系統硬件圖；
[0018]圖2是本發明實施例提供的正常行走狀態下三軸合加速度變化實驗數據圖；
[0019]圖3是本發明實施例提供的起立-下蹲狀態下三軸合加速度變化的實驗數據圖；
[0020]圖4是本發明實施例提供的跌倒狀態下三軸合加速度變化實驗數據圖；
[0021]圖5是本發明實施例提供的跌倒狀態下角度變化的實驗數據圖；
[0022]圖6是本發明實施例提供的跌倒狀態下角速度變化的實驗數據圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024]實施例:圖1為本發明實施例提供的智能手環的系統硬件圖，從圖中可以清楚地看出，本實施例提供的智能手環包括手環殼體、傳感單元、低通濾波電路、處理單元、數據存儲單元及無線通信模塊，其中，所述傳感單元為三軸加速度傳感器和角速度傳感器，為了去除高頻干擾以提高電路的穩定性，所述處理單元至少包括第一輸入端和第二輸入端，所述三軸加速度傳感器的輸出端與所述第一低通濾波電路的輸入端連接，所述第一低通濾波電路的輸出端與所述處理單元的第一輸入端連接，所述雙軸角速度傳感器的輸出端與所述第二低通濾波電路的輸入端連接，所述第二低通濾波電路的輸出端與所述處理單元的第二輸入端連接，所述處理單元用于接收并處理所述傳感單元采集的數據，所述數據存儲單元用于記錄所述傳感單元采集的原始數據，所述無線通信模塊用于將所述處理單元處理的數據發送給上位機，所述傳感單元、低通濾波電路、處理單元、數據存儲單元和無線通信模塊設于所述手環殼體的內部，本發明提供的智能手環還可以通過充電接口給蓄電模塊充電，所述蓄電模塊用于給所述處理單元供電。
[0025]本實施例中，所述傳感單元采用飛思卡爾半導體的三軸MEMS加速度傳感器MMA7260Q和InvenSense公司的雙軸MEMS陀螺儀IDG-300，具體地，所述加速度傳感器的量程為±6gn，靈敏度為200mV/gn，所述角速度傳感器的量程為±500° /s ;所述處理單元采用ST公司的基于Cortex-M3內核的STM32系列單片機，其內核頻率為72MHz，可以滿足數據處理的要求，其外設包含了高性能的12位高速A/D轉換器以及高速SPI總線及USART接口等多種總線接口。片內總線有DMA通道，從A/D轉換器得到的數據可以直接送往各總線接口而不受CPU的干預。
[0026]在系統采集過程中，為了分析跌倒過程中各傳感器信號的變化，需要將傳感器的原始數據存儲并發送至上位機分析，在采集數據的過程中原始數據量大，無線模塊傳輸過程中可能會出現丟包現象，因此，需要數據存儲單元記錄傳感器的原始數據，本實施例中采用SD卡作為便攜式存儲設備。
[0027]經過一系列的實驗測試，實驗人員模擬正常行走、快速行走、坐下起立和起立下蹲等動作時，實驗結果如圖2和3所示，三軸合加速度的峰值不超過3gn;實驗人員模擬跌倒動作時，實驗結果如圖4所示，在靜止不動時，由于受重力影響，合加速度為Ign，在摔倒時有兩個極值，第一極值點對應的合加速度為0.1lgn，是由于下跌過程中人體在向下的Z軸方向的加速度迅速減小造成的，第二極值點對應的合加速度超過6gn，是由于跌倒到與地面接觸時速度迅速減小造成的，合加速度最后趨于穩定值還是Ign;實驗人員模擬跌倒動作時，實驗結果如圖5和6所示，前向或者后向摔倒時，俯仰角劇烈變化，側向摔倒的角度變化不是很大，然而，不管是俯仰跌倒還是側向跌倒，角速度的變大都較劇烈，并且會出現一正一負兩個極值。綜上實驗數據可知，當人體的三軸合加速度出現兩個極值，尤其是當極值出現大于68?的狀況時，或當人體的角速度出現兩個極值，尤其是當極值的絕對值超過150° /s時，可判定人體發生了跌倒行為。
[0028]本發明的智能手環體積小巧，佩戴方便，節約成本，不影響人體的日常活動，檢測跌倒的精度高，使用壽命長。
[0029]以上所揭露的僅為本發明的幾種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。
【主權項】
1.一種智能手環，其特征在于，包括手環殼體、傳感單元、處理單元及無線通信模塊，其中，所述傳感單元包括三軸加速度傳感器和雙軸角速度傳感器，所述處理單元用于接收并處理所述傳感單元采集的數據，所述無線通信模塊用于將所述處理單元處理的數據發送給上位機，所述傳感單元、處理單元和無線通信模塊設于所述手環殼體的內部。
2.如權利要求1所述的智能手環，其特征在于，還包括設于所述手環殼體內的數據存儲單元，所述數據存儲單元用于記錄所述傳感單元采集的原始數據。
3.如權利要求1所述的智能手環，其特征在于，還包括第一低通濾波電路和第二低通濾波電路，所述處理單元至少包括第一輸入端和第二輸入端，所述三軸加速度傳感器的輸出端與所述第一低通濾波電路的輸入端連接，所述第一低通濾波電路的輸出端與所述處理單元的第一輸入端連接，所述雙軸角速度傳感器的輸出端與所述第二低通濾波電路的輸入端連接，所述第二低通濾波電路的輸出端與所述處理單元的第二輸入端連接。
4.如權利要求2所述的智能手環，其特征在于，所述數據存儲單元為SD卡。
5.如權利要求3所述的智能手環，其特征在于，所述處理單元的外圍包括A/D轉換器和總線。
6.如權利要求1至5中任意一項所述的智能手環，其特征在于，所述三軸加速度傳感器的量程為±6gn，靈敏度為200mV/gn，所述角速度傳感器的量程為±500° /s?
7.如權利要求1至5中任意一項所述的智能手環，其特征在于，還包括壓力傳感器和顯示屏，其中，所述壓力傳感器用于將檢測到的壓力信號傳送給處理單元，所述處理單元進行計數操作并將計數結果顯示在顯示屏上。
8.如權利要求7所述的智能手環，其特征在于，還包括蓄電模塊和充電接口。
【專利摘要】本發明涉及傳感器檢測領域，公開了一種智能手環，包括手環殼體、傳感單元、處理單元及無線通信模塊，其中，所述傳感單元包括三軸加速度傳感器和雙軸角速度傳感器，所述處理單元用于接收并處理所述傳感單元采集的數據，所述無線通信模塊用于將所述處理單元處理的數據發送給上位機，所述傳感單元、處理單元和無線通信模塊設于所述手環殼體的內部。本發明的智能手環體積小巧，佩戴方便，節約成本，不影響人體的日常活動，檢測跌倒的精度高，使用壽命長。
【IPC分類】G08B21-04
【公開號】CN104680718
【申請號】CN201510069043
【發明人】熊慶華, 史永凱
【申請人】柳州市金旭節能科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月10日