一種基于gprs的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置，儀表盤包括微型振動(dòng)器、音頻播放器、心率計(jì)和血氧計(jì)，心率計(jì)和血氧計(jì)設(shè)置在儀表盤背面與皮膚接觸面，通過GPRS模塊將心率和血氧數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉c(diǎn)手機(jī)端；心率計(jì)包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的綠光二極管、接收反射光的感光器件和對(duì)感光元件輸出的電信號(hào)的頻率進(jìn)行檢測(cè)的計(jì)數(shù)器；所述血氧計(jì)包括在皮膚接觸部設(shè)置的兩個(gè)LED燈和第二感光元件，將代表血氧飽和度值的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；DSP處理器對(duì)血氧飽和度值和計(jì)數(shù)器輸出的心率值進(jìn)行處理，輸出經(jīng)過調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)格式的心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)。
【專利說明】—種基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，特別涉及一種基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著老齡化問題的加劇和人們工作節(jié)奏的加快，越來越多的老年人需要獨(dú)立生活，子女或者在外地，或者沒有時(shí)間照顧老人，老人的飲食起居會(huì)有意外發(fā)生，例如跌倒，老人發(fā)生意外子女確不知道，往往造成嚴(yán)重的后果。
[0003]如何將老人的身體狀況實(shí)時(shí)發(fā)送到子女手中，是目前亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置，解決了實(shí)時(shí)監(jiān)控老年人身體狀況的問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置，整體為環(huán)狀，其外表面為EVA材質(zhì)包覆，環(huán)中位置內(nèi)嵌儀表盤，儀表盤和連接到儀表盤兩端的拼接而成的鏈帶構(gòu)成環(huán)形主體；
[0007]所述儀表盤還包括微型振動(dòng)器、音頻播放器、心率計(jì)和血氧計(jì)，心率計(jì)和血氧計(jì)設(shè)置在儀表盤背面與皮膚接觸面，通過GPRS模塊將心率和血氧數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉c(diǎn)手機(jī)端；
[0008]所述心率計(jì)包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的綠光二極管、接收反射光的感光器件和對(duì)感光元件輸出的電信號(hào)的頻率進(jìn)行檢測(cè)的計(jì)數(shù)器；
[0009]所述血氧計(jì)包括在皮膚接觸部設(shè)置的兩個(gè)LED燈和第二感光元件，兩個(gè)LED燈輸出固定波長(zhǎng)的光束，第二感光元件對(duì)經(jīng)過皮膚、組織、血液漫反射回的光進(jìn)行采集，將代表血氧飽和度值的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0010]DSP處理器對(duì)血氧飽和度值和計(jì)數(shù)器輸出的心率值進(jìn)行處理，輸出經(jīng)過調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)格式的心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)；
[0011]所述儀表盤還包括:運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，檢測(cè)三維加速度和相對(duì)轉(zhuǎn)角；藍(lán)牙模塊，連接到所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)終端服務(wù)器與家長(zhǎng)手機(jī)端相連接；
[0012]所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊包括三軸重力加速度傳感器、陀螺儀和DSP處理器，DSP處理器包括積分器和濾波及優(yōu)化模塊；所述三軸重力加速度傳感器輸出X、Y、Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息，DSP處理器的積分器將陀螺儀輸出的角速率信息積分得到人體的相對(duì)轉(zhuǎn)角；
[0013]所述濾波及優(yōu)化模塊包括第一子濾波器、第二子濾波器、第三子濾波器和主濾波器，第一子濾波器處理X軸加速度數(shù)據(jù)信息，并給出狀態(tài)估計(jì)xl和估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計(jì)χ2和估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣ρ2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計(jì)χ3和估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣Ρ3 ;所述狀態(tài)估計(jì)xl，χ2, χ3及估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣pl，p2，p3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態(tài)估計(jì)一起按式(I)和式(2)進(jìn)行融合，得到全局最優(yōu)估計(jì)和協(xié)方差矩陣:
[0014]Xg = P , (X P, ' -? , ) (I)


i = l
[0015]P:; =X Pi1 (2)

/ = 1
[0016]式中，i= l，2，3;
[0017]主濾波器的最優(yōu)估計(jì)值對(duì)3個(gè)子濾波器的狀態(tài)估計(jì)進(jìn)行重置，即
[0018]為(B)
[0019]Pi= β,'Pg (4)
[0020]以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準(zhǔn)量，自動(dòng)調(diào)整P值的大小，具體的自適應(yīng)算法為:
[0021]β !, β 2, β 3 β !+ β 2+ β 3 = I (5)

'0.99, /? < 2
? 2 / ρ,2 < ρ < 5
[0022]β, = \ (6)
1 I/ Ab < ^ < 10

2 / ρ, ρ > 10
[0023]β 2 = β 3 = (1-β ι)/2 (7)
[0024]所述DSP處理器根據(jù)全局最優(yōu)估計(jì)和協(xié)方差矩陣輸出運(yùn)動(dòng)模式及運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息積分得到人體的相對(duì)轉(zhuǎn)角；
[0025]GPRS模塊將DSP處理器輸出的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉c(diǎn)手機(jī)端；GPRS模塊接收定點(diǎn)手機(jī)端的請(qǐng)求信號(hào)，并通過微型振動(dòng)器和音頻播放器進(jìn)行提示；儀表盤上還設(shè)置有正常和緊急報(bào)警按鍵，通過GPRS模塊將相應(yīng)按鍵操作發(fā)送到定點(diǎn)手機(jī)端。
[0026]可選地，所述DSP處理器為TMS320F281 2 DSP處理器。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:
[0028](I)基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置佩戴在手腕，方便佩戴；
[0029](2)外層包覆EVA材質(zhì)，防水、無毒、無味；
[0030](3)內(nèi)置DSP處理器，便于系統(tǒng)的更新；
[0031](4)實(shí)時(shí)檢測(cè)老年人心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)，狀態(tài)發(fā)送及時(shí)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為本發(fā)明基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置的電路控制框圖；
[0035]圖3為本發(fā)明運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊的電路控制框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明的一種基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置，整體為環(huán)狀，其外表面為EVA材質(zhì)包覆，環(huán)中位置內(nèi)嵌儀表盤1000，儀表盤和連接到儀表盤兩端的拼接而成的鏈帶構(gòu)成環(huán)形主體。
[0038]如圖2所示，所述儀表盤還包括微型振動(dòng)器、音頻播放器、心率計(jì)和血氧計(jì)，心率計(jì)和血氧計(jì)設(shè)置在儀表盤背面與皮膚接觸面，通過GPRS模塊將心率和血氧數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉c(diǎn)手機(jī)。
[0039]所述心率計(jì)包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的綠光二極管、接收反射光的感光器件和對(duì)感光元件輸出的電信號(hào)的頻率進(jìn)行檢測(cè)的計(jì)數(shù)器。
[0040]所述血氧計(jì)包括在皮膚接觸部設(shè)置的兩個(gè)LED燈和第二感光元件，兩個(gè)LED燈輸出固定波長(zhǎng)的光束，第二感光元件對(duì)經(jīng)過皮膚、組織、血液漫反射回的光進(jìn)行采集，將代表血氧飽和度值的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0041]DSP處理器對(duì)血氧飽和度值和計(jì)數(shù)器輸出的心率值進(jìn)行處理，輸出經(jīng)過調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)格式的心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)。
[0042]所述儀表盤還包括:運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，檢測(cè)三維加速度和相對(duì)轉(zhuǎn)角；藍(lán)牙模塊，連接到所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)終端服務(wù)器與家長(zhǎng)手機(jī)端相連接。
[0043]所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊包括三軸重力加速度傳感器、陀螺儀和DSP處理器，DSP處理器包括積分器和濾波及優(yōu)化模塊；所述三軸重力加速度傳感器輸出X、Y、Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息，DSP處理器的積分器將陀螺儀輸出的角速率信息積分得到人體的相對(duì)轉(zhuǎn)角。
[0044]所述濾波及優(yōu)化模塊包括第一子濾波器、第二子濾波器、第三子濾波器和主濾波器，第一子濾波器處理X軸加速度數(shù)據(jù)信息，并給出狀態(tài)估計(jì)xl和估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計(jì)x2和估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣p2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計(jì)x3和估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣P3 ;所述狀態(tài)估計(jì)xl，x2, x3及估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣pl，p2，p3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態(tài)估計(jì)一起按式(I)和式(2)進(jìn)行融合，得到全局最優(yōu)估計(jì)和協(xié)方差矩陣:
[0045]1.= (Σ PilXi) (O


/ = 1

3
[0046]Pg = Yj Pi ' (2)

i = l
[0047]式中，i= l，2，3;
[0048]主濾波器的最優(yōu)估計(jì)值對(duì)3個(gè)子濾波器的狀態(tài)估計(jì)進(jìn)行重置，即
[0049]Xi = xg (3)
[0050]PiH (4)
[0051]以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準(zhǔn)量，自動(dòng)調(diào)整P值的大小，具體的自適應(yīng)算法為:
[0052]β 1； β 2, β 3 滿足 β ^ β 2+ β 3 = I (5)
'0.99,ρ<2
η 2 / py2 < ρ < 5
[0053]β, = \ t(6)

I / jO, 5 < ρ < 10.2 / ps ρ > 10
[0054]β 2 = β 3 = (1-β ι)/2 (7)
[0055]所述DSP處理器根據(jù)全局最優(yōu)估計(jì)和協(xié)方差矩陣輸出運(yùn)動(dòng)模式及運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息積分得到人體的相對(duì)轉(zhuǎn)角。
[0056]GPRS模塊將DSP處理器輸出的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉c(diǎn)手機(jī)端；GPRS模塊接收定點(diǎn)手機(jī)端的請(qǐng)求信號(hào)，并通過微型振動(dòng)器和音頻播放器進(jìn)行提示；儀表盤上還設(shè)置有正常和緊急報(bào)警按鍵，通過GPRS模塊將相應(yīng)按鍵操作發(fā)送到定點(diǎn)手機(jī)端。
[0057]本發(fā)明的基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置還包括DSP處理器，DSP處理器與所述藍(lán)牙模塊相連接。內(nèi)置DSP處理器，便于后期系統(tǒng)的更新，DSP處理器可對(duì)軟件更新有很強(qiáng)的兼容性。
[0058]優(yōu)選地，DSP處理器為 TMS320F281 2 DSP 處理器。TMS320F281 2 DSP，是 32 位定點(diǎn)DSP，其擁有EVA、EVB事件管理器和配套的12位16通道的AD數(shù)據(jù)采集，具有豐富的外設(shè)接口，如CAN、SCI等。TMS320F2812的ADC模塊是一個(gè)12位分辨率的，具有流水線結(jié)構(gòu)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，TMS320F2812內(nèi)置雙采樣保持電路，保持?jǐn)?shù)據(jù)采集時(shí)窗口有獨(dú)立的預(yù)定標(biāo)控制。并且允許系統(tǒng)對(duì)同一通道轉(zhuǎn)換多次，允許用戶執(zhí)行過采樣算法，這較傳統(tǒng)的單一轉(zhuǎn)換結(jié)果增加了更多的解決方案，有利于提高采樣的精度。有多個(gè)觸發(fā)源可以啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換?？焖俚霓D(zhuǎn)換時(shí)間，ADC時(shí)鐘可以配置為25MHz，最高采樣帶寬為12.5MSPS。用TMS320F2812搭建數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，不必外接ADC，避免了復(fù)雜的硬件設(shè)計(jì)。
[0059]本發(fā)明的基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置佩戴在手腕，方便佩戴；外層包覆EVA材質(zhì)，防水、無毒、無味；內(nèi)置DSP處理器，便于系統(tǒng)的更新；實(shí)時(shí)檢測(cè)老年人心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)，狀態(tài)發(fā)送及時(shí)。
[0060]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于，整體為環(huán)狀，其外表面為EVA材質(zhì)包覆，環(huán)中位置內(nèi)嵌儀表盤，儀表盤和連接到儀表盤兩端的拼接而成的鏈帶構(gòu)成環(huán)形主體； 所述儀表盤還包括微型振動(dòng)器、音頻播放器、心率計(jì)和血氧計(jì)，心率計(jì)和血氧計(jì)設(shè)置在儀表盤背面與皮膚接觸面，通過GPRS模塊將心率和血氧數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉c(diǎn)手機(jī)端； 所述心率計(jì)包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的綠光二極管、接收反射光的感光器件和對(duì)感光元件輸出的電信號(hào)的頻率進(jìn)行檢測(cè)的計(jì)數(shù)器； 所述血氧計(jì)包括在皮膚接觸部設(shè)置的兩個(gè)LED燈和第二感光元件，兩個(gè)LED燈輸出固定波長(zhǎng)的光束，第二感光元件對(duì)經(jīng)過皮膚、組織、血液漫反射回的光進(jìn)行采集，將代表血氧飽和度值的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； DSP處理器對(duì)血氧飽和度值和計(jì)數(shù)器輸出的心率值進(jìn)行處理，輸出經(jīng)過調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)格式的心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)； 所述儀表盤還包括:運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊，檢測(cè)三維加速度和相對(duì)轉(zhuǎn)角；藍(lán)牙模塊，連接到所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)終端服務(wù)器與家長(zhǎng)手機(jī)端相連接； 所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)模塊包括三軸重力加速度傳感器、陀螺儀和DSP處理器，DSP處理器包括積分器和濾波及優(yōu)化模塊；所述三軸重力加速度傳感器輸出X、Y、Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息，DSP處理器的積分器將陀螺儀輸出的角速率信息積分得到人體的相對(duì)轉(zhuǎn)角； 所述濾波及優(yōu)化模塊包括第一子濾波器、第二子濾波器、第三子濾波器和主濾波器，第一子濾波器處理X軸加速度數(shù)據(jù)信息，并給出狀態(tài)估計(jì)Xl和估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計(jì)x2和估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣ρ2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計(jì)χ3和估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣ρ3 ;所述狀態(tài)估計(jì)xl，χ2，χ3及估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣pl，ρ2，ρ3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態(tài)估計(jì)一起按式(I)和式(2)進(jìn)行融合，得到全局最優(yōu)估計(jì)和協(xié)方差矩陣: = a)⑴

z = l Pg=IL Pi1 (2)
i = l
式中，i = 1,2,3 ； 主濾波器的最優(yōu)估計(jì)值對(duì)3個(gè)子濾波器的狀態(tài)估計(jì)進(jìn)行重置，即 為(3)
Pt = β,' P, (4) 以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準(zhǔn)量，自動(dòng)調(diào)整P值的大小，具體的自適應(yīng)算法為:
β !, β 2，^ 3 滿足 β ^ β 2+ 3 3 = I (5)
0.99, /? < 2
A= 2/-W5(6)
I / p,b < /? < 10
、2 / p, p > 10
β 2 = β 3 = (l-β !)/2 (7) 所述DSP處理器根據(jù)全局最優(yōu)估計(jì)和協(xié)方差矩陣輸出運(yùn)動(dòng)模式及運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息積分得到人體的相對(duì)轉(zhuǎn)角； GPRS模塊將DSP處理器輸出的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉c(diǎn)手機(jī)端；GPRS模塊接收定點(diǎn)手機(jī)端的請(qǐng)求信號(hào)，并通過微型振動(dòng)器和音頻播放器進(jìn)行提示；儀表盤上還設(shè)置有正常和緊急報(bào)警按鍵，通過GPRS模塊將相應(yīng)按鍵操作發(fā)送到定點(diǎn)手機(jī)％5。
2.如權(quán)利要求1所述的基于GPRS的生理特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于，所述DSP處理器為TMS320F281 2 DSP處理器。
【文檔編號(hào)】A61B5/0205GK104224148SQ201410486612
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】田海紅, 王海偉 申請(qǐng)人:青島藍(lán)圖文化傳播有限公司市南分公司