CN107085231B - 具有自适应功能的定位呼叫设备及其佩戴方式的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有自适应功能的定位呼叫设备及其佩戴方式的检测方法,该设备可根据佩戴方式的不同,切换内部功能配置,其包括:定位设备,所述设备包括主板,以及与所述主板相配装的壳体;传感器模块,固定于所述主板上,并与处理器模块进行通信连接。本发明的一种具备自动切换佩戴模式的老人呼叫器,其将多传感器数据拟合技术与呼叫器结合,提高了呼叫器的使用便捷性,使普通的呼叫器具有了挂坠与手环等多种佩戴模式。本发明结构简单、创新性高,能够带给传统呼叫器更加全方位的功能拓展。
Description
技术领域
本发明涉及老年(儿童)安全定位呼叫系统,可实现设备功能随穿戴方式不同而自适应性的调整内部功能,尤其是涉及一种具有自适应功能的安全定位设备。
背景技术
目前我国已进入老龄社会,并且正处于快速老龄化阶段,特别是有大量年轻移民的父母移居,生活节奏快,一般家庭都是双职工居多的地区。在这种情况下,未雨绸缪,建立老年人急救呼应系统,就十分必要。
老人安全定位系统是指一种安全辅助系统。当行动不便的老人需要帮助时,可按动“服务”按键,家庭呼叫中心就会接收到信息,提醒家人与保姆老人需要帮助;而老人一旦面临突发疾病、遭遇险情等“紧急情况”,只需要按动挂在胸前的呼叫器上的“紧急“按键,就在通知家人的同时,与社区服务中心联系,获得救助。
随着社会老年人口增长速度加快、老年人高龄化趋势加强和家庭空巢化问题突显,怎样“养老”已成为每个家庭都要考虑的事情。为满足社会对养老功能的需求,在物联网的技术支持下,“信息化养老”应运而生。信息化养老是以信息化养老终端采集数据为基础,利用互联网、移动通讯网、物联网等手段建立系统服务与互动平台,通过整合公共服务资源和社会服务资源来满足老年客户在安全看护、健康管理、生活照料、休闲娱乐、亲情关爱等方面的养老需求,从而为广大老年群体提供了一种新型的养老解决方案。
老人定位呼叫器,无疑是这信息化养老大潮中的“先锋”级产品,而通过调研市场上的主流的定位呼叫器产品,我们发现其设计一边倒的倾向于儿童定位呼叫手表(手环),而专门针对老人的定位呼叫产品却乏善可陈,功能上以定位呼叫为主,医院由于无线信号会干扰医疗仪器的使用,所以呼叫器多使用有线形式。而养老院普通家庭多使用简单的无线门铃形式,老年户外定位器也是作为一个发生意外情况时使用的辅助设备,这样的功能设计符合了老人产品的核心,但却有使用不便的问题存在,无法融入老人日常生活。如专利CN201520092763所述的医护系统、与CN201520057462所述的家庭紧急医护呼叫器。
近期,儿童安全问题逐渐受到大众的重视,每天都能在各种媒体上看到有关这方面的报道,根据相关数据统计,平均每三分钟就要一个儿童失踪。面对日益严重的儿童安全问题,各种安全设备层出不穷,最火的莫过于定位手表这一类的,利用GPS定位系统,将智能技术与终端设备相结合,实现了实时互动,遥控监护,很多平时忙于工作抽不开身的家长们都开始选择一款儿童定位手表,作为和孩子保持联系的方式。如专利CN201510072791所述的儿童定位手表、与CN201420853446所述的儿童定位手机。
在现有市场上的安全定位产品中,其设计多为单一的挂坠,手表,手环,皮带扣等,例如飞利浦公司的lifeline为挂坠形态,360儿童卫士为手表形态,5StarUrgentResponse为皮带扣形态,而手环形态的设计则被大量运动健康监测的可穿戴产品设计所采纳。
上述呼叫定位器均存在不同方面的缺陷:用户随身携带不便,切使用率较低,应用的范围较窄,使用场景有局限,无法满足老人日常生活。
因此,需要设计一种具有高利用率、佩戴方式多样,且内部功能可自动切换,以适应不同年龄群体、不同佩戴方式的定位呼叫设备。
发明内容
现有老人(儿童)定位呼叫设备通常设计为单一佩戴方式(如挂坠,手环,卡片,手表,皮带扣等),而鲜有支持多种佩戴位置的产品设计;而多佩戴方式的产品,在实际应用中多注重外观设计,即在产品的工业设计上实现挂坠、手环、皮带扣多种佩戴方式;或采用手动方式设置佩戴位置,削弱了可穿戴定位设备的智能性;或采用算法上兼容的模式,如计步、跌倒监测,将不同位置的对应算法同时作为判断标准,带来的结果是误判增多,检测准确性下降。本发明解决的是呼叫定位产品在不同佩戴方式时,自动切换内部的算法及功能,避免产生不必要的误判和呼救,对于不同习惯的用户,带来更可靠的选择。
为解决上述技术问题,本发明的实施例提供一种具有自适应功能的定位呼叫设备,包括:一个壳体,该壳体具有挂坠或手环两种佩戴方式的外形设计;多个传感器,用于感测外部的多种参数;一块具有通讯功能的呼叫器电路板;其特征在于:上述多个传感器模块固定于呼叫器电路板或壳体上;各个传感器模块与该定位呼叫设备的主板相连,主板上的控制器通过单总线、IIC或SPI接口及匹配电路与所述各个传感器模块相连,并交互传输控制指令与传感器数据。
优选的,所述多个传感器至少包括速度传感器、地磁传感器。
优选的,所述多个传感器还包括:气压计、陀螺仪、光敏及压力传感器。
优选的,各个传感器不断动态感测外部的多种参数数据,包括设备当前的加速度,角速度,地磁角,海拔,环境光强以及压力数据;控制器通过有线的方式与各传感器相连,不断获取当前数据,并对数据做出分析,自动计算并判断当前的设备佩戴方式,并将该设备设置为对应的工作模式。
优选的,所述设备的佩戴方式包括挂坠式和手环式,所述设备的工作模式包括挂坠式和手环式工作模式;当控制器判断当前的设备为挂坠式佩戴时,自动将该设备的工作模式切换为挂坠式模式;当控制器判断当前的设备为手环式佩戴时,自动将该设备的工作模式切换为手环式工作模式。
本发明还公开了一种具有自适应功能的定位呼叫设备佩戴方式的检测方法,其用于实现如上所述的设备的佩戴方式自动检测,具体包括:
步骤一,数据采集:基于该设备中的传感器,获取该定位呼叫设备当前的加速度与地磁角数据,并通过窗口滤波、中位数滤波等方式对数据矫正;
步骤二,加速度数据分析:由于加速度数据的方向是物体速度变化(量)的方向,与合外力的方向相同:
若处理器获得的Z轴加速度持续大于+0.5G(+0.5G至+1.3G范围内)时,可知加速度计的Z轴可能朝上,则继续判断XY轴的加速度大小,若XY两轴加速度分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,初步判定为设备佩戴方式为疑似挂坠式,并用在程序中用专有变量进行标记;
若处理器获得的Z轴加速度持续大于+0.5G(+0.5G至+1.3G范围内)时,可知加速度计的Z轴可能朝上,则继续判断XY轴的加速度大小,若XY两轴加速度并不满足分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,则待下一步骤通过地磁计继续判断;
若Z轴加速度不是持续大于+0.5G,则判断X轴加速度是否为持续大于+0.5G,若不是,则待下一步骤通过地磁计继续判断;
若Z轴加速度不是持续大于+0.5G,则判断X轴加速度是否为持续大于+0.5G,若是,则继续判断YZ轴的加速度大小,若YZ两轴加速度分别在±0.3G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,初步判定为设备佩戴方式为疑似手环式,并用在程序中用专有变量进行标记;
步骤三:地磁角数据分析:
经过加速度数据的判断后,地磁可用于判断当前的设备指向,由于地磁计具有极高的感应精度,可用作判断当前设备与地磁场的方位角,辅助加速度传感器进行综合判断。
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据满足分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,地磁计Z轴数据持续为正,则采用挂坠式的内部算法及程序功能。
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据满足分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,地磁计Z轴数据不能满足持续为正,则延续当前的佩戴方式算法及功能,并继续返回步骤一监测各传感器数据。
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据不能满足分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,地磁计X轴数据持续为正,则采用手环式的内部算法及程序功能。
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据不能满足分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,地磁计X轴数据不能满足持续为正,则延续当前的佩戴方式算法及功能,并继续返回步骤一监测各传感器数据。
优选的,所述的佩戴方式检测方法,还进一步包括通过设备中的陀螺仪传感器做佩戴方式检测算法的纠正,具体如下:
首先进行数据采集:基于该设备中的陀螺仪传感器,获取该定位呼叫设备当前的角速度数据,并在处理器中通过窗口滤波的方式对角速度数据矫正;
当获得矫正后的角速度数据后,需判断该角速度数据中Z轴角速度是否持续在+50/s至-50rad/s范围内,当Z轴角速度持续在该范围内时,则继续判断X轴的角速度大小,若X轴角速度在+50/s至-50rad/s范围内正负波动时,可判定为设备佩戴方式为挂坠式,并用在程序中用专有变量进行标记;若不满足以上条件,则判断角速度数据中Y轴角速度是否持续在+50rad/s至-50rad/s范围内呈正弦波动,且波动频率小于20HZ,而Z轴角速度信号与Y轴的角速度信号的波动频率相同,相位滞后180度,则满足则佩戴方式为手环式,若以上条件均不满足,则维持原有的佩戴方式判断结果。
优选的,所述的佩戴方式检测方法,设备判断当前佩戴方式的步骤中还可通过设备中的光敏传感器做辅助判断:
步骤一:光敏传感器安装在设备背面,开机即由处理器的ADC接口或数字信号接口对环境光持续检测;
步骤二:开启定时器,对环境光的照度变化趋势进行分析;
步骤三:如果长时间使用后,照度<10Lux则为手环式佩戴;如果照度在10-400Lux之间变化,则为挂坠式佩戴。
优选的,设备判断当前佩戴方式的步骤中还可通过设备中的压力传感器做辅助判断:
步骤一:压力传感器安装在设备背面,开机即由处理器的ADC接口或数字信号接口对设备背面压力持续检测;
步骤二:开启定时器,对设备背面的压力变化趋势进行分析;
步骤三:如果压力呈现有规律的压力波动变化,具体特征为:每隔固定时间间隔(0.5s-2s)会出现一个相对明显的压力尖峰值,若该尖峰值当大于单位时间内平均压力的140%,则为挂坠式佩戴;如果上述特征不是周期性出现,或该尖峰值不超过平均压力140%,则为手环式佩戴。
本发明的上述技术方案的有益效果包括:
1、在此类定位产品设计过程中,佩戴方式不再单一,可以满足不同用户的不同习惯与需求。这样产品的功能及外观设计更加多元化,设备使用率提高。
2、当设备佩戴于颈部,可以配置传感器算法为跌倒监测的模式,当佩戴于手腕处,可配置传感器算法为步数监测的功能。这样算法可以实现更高的精准度,达到更好效果。
附图说明
图1为呼叫定位设备的挂式模型示意图;
图2为呼叫定位设备的腕式模型示意图;
图3为呼叫定位设备的电路主板原理图;
图4为呼叫定位设备的无线通信模块原理图;
图5为呼叫定位设备的传感器模块原理图;
图6为设备佩戴方式判断流程示意图;
图7为设备佩戴方式校正流程(通过陀螺仪)示意图;
图8为设备佩戴方式校正流程(通过光敏电阻)示意图;
图9为设备佩戴方式校正流程(通过压力传感器)示意图;
附图中的标记含义如下:
1为佩戴方式为挂坠的挂绳;2为信号灯;3为服务键;4为紧急键;5为佩戴方式为手表的表带。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本领域技术人员应当知晓,下述具体实施例或具体实施方式,是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式,而该些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的,除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时,下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式,而不作为限定本发明的保护范围的理解。
实施例1
具有自适应功能的定位呼叫设备,其特征在于:具有自适应功能的定位呼叫设备及其内部电路主板;
如图1所示,该呼叫器形式可以是一个挂坠。图1中,1为挂绳,2为挂坠指示灯,3为报警按键,4为服务呼叫按钮;
本发明中呼叫器的形式也可是一个手环,如图2所示,2为挂坠指示灯,3为报警按键,4为服务呼叫按钮,5为表带;手环附带了GPS,GSM,GPRS,加速度计、陀螺仪等传感器。该手环随身携带,能通过传感器检测到用户的运动信息。
参照图3,所述电路主板中至少设置有处理器、无线通信模块、电源模块、充电电路、按键模块、传感器模块(如图5);
其中处理器可采用微控制器,微处理器,DSP(数字信号处理器)等多种控制器,但不仅限于以上几种。
所述电源模块与处理器、无线通信模块、按键模块、充电电路分别电性连接,为上述多个模块供电;
所述处理器与无线通信模块、按键模块分别电性连接,用于实现处理器与上述多个模块中的至少一个进行数据通信;
所述无线通信模块包括发射/接收处理单元和天线单元;
所述电源模块包括:整流滤波单元、过充保护单元和电量监测单元;
所述无线通信模块,如图4所示,可采用GSM和GPRS方式。当老人按下呼叫器按键时,可在处理器的控制下与设定的联系人通话或者使用短信通知;通信方案也可选用短距离无线通讯方案,如蓝牙、wifi等2.4G模块或433M无线模块;
所述按键模块,可使用电容式或者机械式按键,当按键按下(或滑动)时,电平发生变化,处理器检测到电平变化时,根据所述优先级响应;也可使用虚拟按键的形式,如触摸或摇动,由处理器获得的敏感传感器信号判断是否触发虚拟按键,并触发呼叫流程,做状态显示(图1、图2中的2信号灯);
同时在本发明中,通过接口电路如IIc、SPI、ADC等与传感器模块进行信息交互与验证,控制传感器的读写过程;
如图6所示,实施时,当处理器正常运行时,传感器不断采集对应的环境数据,并由上述传感器内置的处理器对环境数据进行分析,并通过如图6所示步骤判断设备佩戴的方式。
步骤一,数据采集:基于该设备中的传感器,获取该定位呼叫设备当前的加速度与地磁角数据,并通过窗口滤波、中位数滤波等方式对数据矫正;
步骤二,加速度数据分析:
由于加速度数据的方向是物体速度变化(量)的方向,与合外力的方向相同:
若处理器获得的Z轴加速度持续大于+0.5G(+0.5G至+1.3G范围内)时,可知加速度计的Z轴可能朝上,则继续判断XY轴的加速度大小,若XY两轴加速度分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,初步判定为设备佩戴方式为疑似挂坠式,并用在程序中用专有变量进行标记;
若处理器获得的Z轴加速度持续大于+0.5G(+0.5G至+1.3G范围内)时,可知加速度计的Z轴可能朝上,则继续判断XY轴的加速度大小,若XY两轴加速度并不满足分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,则待下一步骤通过地磁计继续判断;
若Z轴加速度不是持续大于+0.5G,则判断X轴加速度是否为持续大于+0.5G,若不是,则待下一步骤通过地磁计继续判断;
若Z轴加速度不是持续大于+0.5G,则判断X轴加速度是否为持续大于+0.5G,若是,则继续判断YZ轴的加速度大小,若YZ两轴加速度分别在±0.3G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,初步判定为设备佩戴方式为疑似手环式,并用在程序中用专有变量进行标记;
步骤三:地磁角数据分析:
经过加速度数据的判断后,地磁可用于判断当前的设备指向,由于地磁计具有极高的感应精度,可用作判断当前设备与地磁场的方位角,辅助加速度传感器进行综合判断。
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据满足分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,地磁计Z轴数据持续为正,则采用挂坠式的内部算法及程序功能。
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据满足分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,地磁计Z轴数据不能满足持续为正,则延续当前的佩戴方式算法及功能,并继续返回步骤一监测各传感器数据。
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据不能满足分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,地磁计X轴数据持续为正,则采用手环式的内部算法及程序功能。
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据不能满足分别在±0.1G范围内成正弦波动(视运动状态的不同,如走,坐,慢跑等,会有±0.1-0.3G左右的偏差)时,地磁计X轴数据不能满足持续为正,则延续当前的佩戴方式算法及功能,并继续返回步骤一监测各传感器数据。
通过上述步骤,可获取当前设备的佩戴方式,并对内部算法(如计步算法等)进行优化,使所选取的算法最适用于当前采用的佩戴方式,保证算法的稳定性与准确性。例如针对计步算法的切换:
若采用挂坠式佩戴方式,切换至小波变换法计步。可获取运动时的三维步态加速度信号,采用离散小波变换提取与运动相关频带的时频特征,由于通常人体运动所产生的信号频率都小于20HZ,而主要的能量集中在15HZ以下的信号成分,只需结合步频以及垂直方向和前进方向加速度信号之间的互相关性,实现准确度较高的步态识别功能。
若采用手环式佩戴方式,切换至动态阀域法计步。由于人体在行动中,手臂摆动可看做与钟摆相似的运动,是一种有正负加速度变化的运动过程,每行走一步,都会出现最高点,最低点,最高点的摆动过程。在这个过程中切向加速度先减小,再增大,法向加速度先增大后减小,而合加速度在整个手臂摆动过程中表现一个完整的正弦波形,所以计步问题就转换成了计算加速度正弦波个数的问题。可采用动态阈值方法判断,将最大值与最小值的平均值作为动态阀值,当加速度取消从阀域上方跨越到阀域下方,则判断迈出一步。该过程的各加速度分量最大值均明显大于挂坠式佩戴过程中所检测到的各加速度分量最大值。
同时也可以对部分功能进行屏蔽,以防止设备误判或者获取非正常的数据,干扰到用户对信息的获取。
实施时,设备外壳上需具有可供佩戴方式切换的模具接口,如表带(图2中5),挂绳(图1中1)等。
实施例2
在实施例1的基础上,呼叫定位设备的硬件设计上,也可具有陀螺仪,气压传感器,光照传感器,压力传感器等。
在实施例1的加速度计、地磁计传感器判断佩戴位置的步骤基础上,通过环境光照度,设备角速度变化,气压变化,设备压力变化作为辅助判断,均视为本发明专利保护范畴;
本设备判断当前位置也可由陀螺仪做动作分类算法的矫正,如图7所示,通过处理器采集陀螺仪提供的当前设备在各个轴上的角速度,首先进行数据采集并用窗口滤波法进行矫正;当获得矫正后的角速度数据后,需判断该角速度数据中Z轴角速度是否持续在+50/s至-50rad/s范围内,当Z轴角速度持续在该范围内时,则继续判断X轴的角速度大小,若X轴角速度在+50/s至-50rad/s范围内正负波动时,可判定为设备佩戴方式为挂坠式,并用在程序中用专有变量进行标记;若不满足以上条件,则判断角速度数据中Y轴角速度是否持续在+50rad/s至-50rad/s范围内呈正弦波动,且波动频率小于20HZ,而Z轴角速度信号与Y轴的角速度信号的波动频率相同,相位滞后180度,则满足则佩戴方式为手环式,若以上条件均不满足,则维持原有的佩戴方式判断结果。
光敏传感器可用于辅助判断,如图8所示,光敏传感器安装在设备背面,开机即由处理器的ADC接口或数字信号接口对环境光持续检测,通过定时器对环境光的照度变化趋势进行分析;若长时间(如>30min)照度<10Lux(Lux,照度单位,每平方米1流明)则为腕部佩戴,有规律的光强变化,如在10-400Lux之间变化,则为颈部挂坠形式佩戴。
压力传感器做辅助判断,如图9所示,需要将压力传感器安装在设备背面,开机即由处理器的ADC接口或数字信号接口对设备背面压力持续检测,并对设备背面的压力变化趋势进行分析;如果压力呈现有规律的压力波动变化,具体特征为:每隔固定时间间隔(0.5s-2s)会出现一个相对明显的压力尖峰值,若该尖峰值当大于单位时间内平均压力的140%,则为挂坠式佩戴;如果上述特征不是周期性出现,或该尖峰值不超过平均压力140%,则为手环式佩戴。
应当指出,以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明的具体结构,但不以任何方式限制本发明创造。因此,尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明,但是,本领域技术人员应当理解,仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换;而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进,其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
Claims (5)
1.一种具有自适应功能的定位呼叫设备佩戴方式的检测方法,其用于实现定位呼叫设备的佩戴方式自动检测,定位呼叫设备包括:一个壳体,该壳体具有挂坠或手环两种佩戴方式的外形设计;多个传感器,用于感测外部的多种参数;一块具有通讯功能的呼叫器电路板;上述多个传感器模块固定于呼叫器电路板或壳体上;各个传感器模块与该定位呼叫设备的主板相连,主板上的控制器通过单总线、IIC或SPI接口及匹配电路与所述各个传感器模块相连,并交互传输控制指令与传感器数据;
所述多个传感器至少包括速度传感器、地磁传感器,所述多个传感器还包括:气压计、陀螺仪、光敏及压力传感器;
各个传感器不断动态感测外部的多种参数数据,包括设备当前的加速度,角速度,地磁角,海拔,环境光强以及压力数据;
控制器通过有线的方式与各传感器相连,不断获取当前数据,并对数据做出分析,自动计算并判断当前的设备佩戴方式,并将该设备设置为对应的工作模式;
所述设备的佩戴方式包括挂坠式和手环式,所述设备的工作模式包括挂坠式和手环式工作模式;
当控制器判断当前的设备为挂坠式佩戴时,自动将该设备的工作模式切换为挂坠式模式;
当控制器判断当前的设备为手环式佩戴时,自动将该设备的工作模式切换为手环式工作模式;
所述的方法具体包括:
步骤一,数据采集:基于该设备中的传感器,获取该定位呼叫设备当前的加速度与地磁角数据,并通过窗口滤波、中位数滤波方式对数据矫正;
步骤二,加速度数据分析:
由于加速度数据的方向是物体速度变化(量)的方向,与合外力的方向相同:
若处理器获得的Z轴加速度持续大于+0.5G时,可知加速度计的Z轴可能朝上,则继续判断XY轴的加速度大小,若XY两轴加速度分别在±0.1G范围内成正弦波动时,初步判定为设备佩戴方式为疑似挂坠式,并用在程序中用专有变量进行标记;
若处理器获得的Z轴加速度持续大于+0.5G时,可知加速度计的Z轴可能朝上,则继续判断XY轴的加速度大小,若XY两轴加速度并不满足分别在±0.1G范围内成正弦波动时,则待下一步骤通过地磁计继续判断;
若Z轴加速度不是持续大于+0.5G,则判断X轴加速度是否为持续大于+0.5G,若不是,则待下一步骤通过地磁计继续判断;
若Z轴加速度不是持续大于+0.5G,则判断X轴加速度是否为持续大于+0.5G,若是,则继续判断YZ轴的加速度大小,若YZ两轴加速度分别在±0.3G范围内成正弦波动时,初步判定为设备佩戴方式为疑似手环式,并用在程序中用专有变量进行标记;
步骤三:地磁角数据分析:
经过加速度数据的判断后,地磁可用于判断当前的设备指向,由于地磁计具有极高的感应精度,可用作判断当前设备与地磁场的方位角,辅助加速度传感器进行综合判断;
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据满足分别在±0.1G范围内成正弦波动时,地磁计Z轴数据持续为正,则采用挂坠式的内部算法及程序功能,判定该设备佩戴方式为挂坠式;
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据满足分别在±0.1G范围内成正弦波动时,地磁计Z轴数据不能满足持续为正,则延续当前的佩戴方式算法及功能,并继续返回步骤一监测各传感器数据;
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据不能满足分别在±0.1G范围内成正弦波动时,地磁计X轴数据持续为正,则采用手环式的内部算法及程序功能,判定该设备佩戴方式为手环式;
若通过步骤二得知,加速度传感器XY轴数据不能满足分别在±0.1G范围内成正弦波动时,地磁计X轴数据不能满足持续为正,则延续当前的佩戴方式算法及功能,并继续返回步骤一监测各传感器数据。
2.根据权利要求1所述的具有自适应功能的定位呼叫设备佩戴方式的检测方法,还进一步包括通过设备中的陀螺仪传感器做佩戴方式检测算法的纠正,具体如下:
首先进行数据采集:基于该设备中的陀螺仪传感器,获取该定位呼叫设备当前的角速度数据,并在处理器中通过窗口滤波的方式对角速度数据矫正;
当获得矫正后的角速度数据后,需判断该角速度数据中Z轴角速度是否持续在+50/s至-50rad/s范围内,当Z轴角速度持续在该范围内时,则继续判断X轴的角速度大小,若X轴角速度在+50/s至-50rad/s范围内正负波动时,可判定为设备佩戴方式为挂坠式,并用在程序中用专有变量进行标记;若不满足以上条件,则判断角速度数据中Y轴角速度是否持续在+50rad/s至-50rad/s范围内呈正弦波动,且波动频率小于20HZ,而Z轴角速度信号与Y轴的角速度信号的波动频率相同,相位滞后180度,则满足则佩戴方式为手环式,若以上条件均不满足,则维持原有的佩戴方式判断结果。
3.根据权利要求2所述的具有自适应功能的定位呼叫设备佩戴方式的检测方法,设备判断当前佩戴方式的步骤中还可通过设备中的光敏传感器做辅助判断:
步骤一:光敏传感器安装在设备背面,开机即由处理器的ADC接口或数字信号接口对环境光持续检测;
步骤二:开启定时器,对环境光的照度变化趋势进行分析;
步骤三:如果长时间使用后,照度<10Lux则为手环式佩戴;如果照度在10-400Lux之间变化,则为挂坠式佩戴。
4.根据权利要求2所述的具有自适应功能的定位呼叫设备佩戴方式的检测方法,设备判断当前佩戴方式的步骤中还可通过设备中的压力传感器做辅助判断:
步骤一:压力传感器安装在设备背面,开机即由处理器的ADC接口或数字信号接口对设备背面压力持续检测;
步骤二:开启定时器,对设备背面的压力变化趋势进行分析;
步骤三:如果压力呈现有规律的压力波动变化,具体特征为:每隔固定时间间隔会出现一个相对明显的压力尖峰值,若该尖峰值当大于单位时间内平均压力的140%,则为挂坠式佩戴;如果上述特征不是周期性出现,或该尖峰值不超过平均压力140%,则为手环式佩戴。
5.根据权利要求4所述的具有自适应功能的定位呼叫设备佩戴方式的检测方法,其特征在于:所述固定时间间隔的长度范围为0.5s与2s之间。
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Families Citing this family (3)
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CN108986903A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-11 | 拉卡拉支付股份有限公司 | 基于可穿戴设备的监测方法、装置、电子设备及存储介质 |
CN110134229B (zh) * | 2019-03-22 | 2021-05-11 | 华为技术有限公司 | 一种可穿戴设备及活动数据采集方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101866152A (zh) * | 2009-04-15 | 2010-10-20 | 叶葳 | 自动识别配件或/和移动通信终端位置以改变信息提醒模式的方法和装置 |
CN103308069A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-18 | 电子科技大学 | 一种跌倒检测装置及方法 |
CN103558749A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-02-05 | 刘思施 | 智能手表 |
CN103968827A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-08-06 | 北京信息科技大学 | 一种可穿戴式人体步态检测的自主定位方法 |
CN105030249A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-11-11 | 成都手杖科技有限公司 | 佩戴方式多样的跌倒监测装置 |
CN105516462A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-20 | 惠州Tcl移动通信有限公司 | 一种移动终端附件触发自动报警方法、系统及移动终端 |
CN106371224A (zh) * | 2015-07-23 | 2017-02-01 | 法雷奥照明公司 | 设置有自动切换装置的防眩眼镜 |
Family Cites Families (1)
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---|---|---|---|---|
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101866152A (zh) * | 2009-04-15 | 2010-10-20 | 叶葳 | 自动识别配件或/和移动通信终端位置以改变信息提醒模式的方法和装置 |
CN103308069A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-18 | 电子科技大学 | 一种跌倒检测装置及方法 |
CN103558749A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-02-05 | 刘思施 | 智能手表 |
CN103968827A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-08-06 | 北京信息科技大学 | 一种可穿戴式人体步态检测的自主定位方法 |
CN106371224A (zh) * | 2015-07-23 | 2017-02-01 | 法雷奥照明公司 | 设置有自动切换装置的防眩眼镜 |
CN105030249A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-11-11 | 成都手杖科技有限公司 | 佩戴方式多样的跌倒监测装置 |
CN105516462A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-20 | 惠州Tcl移动通信有限公司 | 一种移动终端附件触发自动报警方法、系统及移动终端 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
基于旋转模式的移动设备佩戴位置识别方法;时岳 等;《软件学报》;20130831;第1898-1908页 * |
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