本發(fā)明涉及通信領域，特別設計一種防跌倒智能安全手機系統(tǒng)及方法。

背景技術：

眾所周知，手機作為一種非常方便的現(xiàn)代化通訊工具，是人民生活富裕的表現(xiàn)，是社會進步的必然結果。自先 進的通訊工具——手機普及以來，手機革命帶給了人民新視覺，同時，隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，手機已逐漸成為了人手必備的大眾型消費品，成 了人們追求新潮時尚的一大亮點。雖然手機的普及給我們的生活帶來了極大的方便，但在使用手機的過程中，同樣給我們的生活帶來了很多的問題。

因為使用手機導致的人生安全事故已經頻見報端，人們因為在走路過程中使用手機，而沒有注意身邊的情況，輕則導致跌倒；重則導致車禍等重大安全事故。

因此研發(fā)一種能夠在使用過程中既能瀏覽內容信息，又能提醒用戶道路狀況，以及在遇到跌倒和緊急情況下能夠及時預警的安全手機就顯得尤為的重要。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供了一種防跌倒智能安全手機系統(tǒng)及方法，本發(fā)明具有智能化、功能多樣，及時報警和檢測結果準確等優(yōu)點。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種防跌倒智能安全手機，其特征在于，所述手機包括：用于檢測用戶是否跌倒的跌倒檢測單元；所述跌倒檢測單元信號連接于用于處理防跌倒系統(tǒng)內數據信息的中央處理器；所述中央處理器分別信號連接于用于顯示內容信息和道路圖像信息的顯示單元、用于連接本機與外部終端通信的無線通信單元、用于獲取本機位置信息的定位單元和用于供用戶控制手機運行的控制單元。

所述跌倒檢測單元包括：用于獲取人體三軸方向運動加速度數據信息的加速度傳感器、用于獲取人體三軸方向運動角速度數據信息的角速度傳感器和用于獲取人體心率數據信息的心率傳感器；所述加速度傳感器、角速度傳感器和心率傳感器分別信號連接于用于濾除陀螺儀、加速度傳感器和心率傳感器輸出信號中脈沖噪聲的中值濾波器；所述中值濾波器信號連接于中央處理器。

一種基于防跌倒智能安全手機的防跌倒系統(tǒng)，其特征在于，所述防跌倒系統(tǒng)包括：用于連接防跌倒系統(tǒng)和手機硬件數據通信的接口模塊；所述接口模塊分別信號連接于中央處理器、用于供用戶進行參數設置的設置模塊、用于供用戶控制手機運行的控制模塊和控制手機發(fā)送遠程報警信號的報警模塊。

所述設置模塊包括：用于設置顯示單元顯示布局的顯示設置模塊和用于設置親屬手機的手機號碼的親屬手機設置模塊。

采用上述技術方案，用戶在行進過程中，手機的顯示單元將會同時顯示內容信息和攝像頭拍攝到的道路圖像信息，用戶可以通過透明度控制單元控制顯示透明度，調整內容信息和道路圖像信息的顯示效果。

所述控制模塊包括：用于控制顯示單元顯示透明度的透明度控制模塊；用于控制系統(tǒng)運行模式的模式控制模塊。

采用上述技術方案，用戶可以選擇系統(tǒng)三種運行方式包括：全屏模式、無干擾模式和多屏模式；在全屏模式下，道路圖像信息和內容信息都會全屏顯示 ；在無干擾模式下，手機只顯示內容信息，不顯示道路圖像信息；在多屏模式下，服務器將實時獲取云端的內容信息，同時手機屏幕被劃分為多個部分，每個部分顯示內容都不相同，可以同時顯示云端獲取的內容信息，用戶查閱的內容信息和道路圖像信息。

一種基于防跌倒智能安全手機、防跌倒系統(tǒng)的防跌倒方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：防跌倒系統(tǒng)啟動，控制手機打開后置攝像頭；顯示單元同時顯示內容信息和攝像頭拍攝到的圖像信息；

步驟2：用戶通過設置模塊設置相應參數，設置好的參數經中央處理器處理后保存到本地；中央處理器根據設置的參數調整顯示單元的顯示模式；

步驟3：用戶通過控制模塊和控制單元控制手機的運行狀態(tài)；

步驟4：跌倒檢測單元的加速度傳感器、陀螺儀和心率傳感器實時獲取人體相關數據，將獲取到的數據經中值濾波器濾波后發(fā)送給中央處理器；

步驟5：中央處理器對接收到的數據信息進行暫存，然后根據獲取到的加速度數據信息生成加速度向量模：G，根據角速度數據信息生成角速度向量模；X；

步驟6：中央處理器將加速度向量模G和預設的加速度向量模T進行比較；如果G大于T，進入下一步；

步驟7：等待G數值恢復到正常范圍內，再設置延時10s，等待用戶穩(wěn)定，進入下一步；

步驟8：中央處理器將角速度向量模X和預設的角速度向量模W進行比較如果X大于W，進入下一步；

步驟9：對角速度向量模X進行數據公式化處理得到特征值P，如果P大于預設的特征值O，進行下一步；

步驟10：對心率傳感器獲取的心率數據F和預設的心率閾值R進行比較，如果F大于R，則確認發(fā)生跌倒，生成報警命令，將報警命令發(fā)送至定位單元；

步驟11：定位單元獲取用戶的實際位置信息，將位置信息發(fā)送至中央處理器，中央處理器接收到位置信息后，根據位置信息，生成報警信號，發(fā)送至救護端和親屬手機端。

所述中央處理器對角速度向量模和預設的角速度向量模進行比較的方法包括以下步驟：

步驟1：設人體跌倒時軀干傾斜的合角度為，則的計算公式為：;

步驟2：使用最小二乘法對人體跌倒和慢跑時的合角度變化曲線進行擬合，擬合直線表達式為： ;其中，為擬合直線的斜率； 為擬合直線的截距；

步驟3：設定一個無量綱量為，對兩種曲線各自現(xiàn)行擬合曲線的相似度進行判斷，判斷公式如下： ；其中 是數據樣本點，為合角度數據樣本點； 為合角度現(xiàn)行擬合數據樣本點；反映的是合角度曲線與擬合曲線之間的相似度， 值越小相似度越高。

采用以上技術方案，本發(fā)明產生了以下有益效果：

1、智能化：本發(fā)明的防跌倒智能手機系統(tǒng)能夠智能檢測用戶的運行狀態(tài)，根據用戶的運行狀態(tài)，智能報警和玩現(xiàn)實道路信息，以及根據用戶選擇模式，智能從服務器獲取相關信息推送給用戶。

2、功能多：本發(fā)明的防跌倒智能手機功能多樣，除了能夠提供給用戶進行在不行的過程中，通過顯示器同時能夠查看到道路信息以外，還能提供給用戶在跌倒發(fā)生緊急情況下進行智能報警。

3、及時報警：本發(fā)明的防跌倒智能安全手機在檢測到用戶發(fā)生緊急情況時，能夠及時的獲取用戶的位置信息，并將這些信息發(fā)送至設置的親屬端手機上，同時也能通過服務器將報警信息發(fā)送到醫(yī)院，醫(yī)院能夠及時的接到病人。

采用以上技術方案，本發(fā)明產生了以下有益效果：

1、智能化：本發(fā)明的防跌倒智能手機系統(tǒng)能夠智能檢測用戶的運行狀態(tài)，根據用戶的運行狀態(tài)，智能報警和玩現(xiàn)實道路信息，以及根據用戶選擇模式，智能從服務器獲取相關信息推送給用戶。

2、功能多：本發(fā)明的防跌倒智能手機功能多樣，除了能夠提供給用戶進行在不行的過程中，通過顯示器同時能夠查看到道路信息以外，還能提供給用戶在跌倒發(fā)生緊急情況下進行智能報警。

3、及時報警：本發(fā)明的防跌倒智能安全手機在檢測到用戶發(fā)生緊急情況時，能夠及時的獲取用戶的位置信息，并將這些信息發(fā)送至設置的親屬端手機上，同時也能通過服務器將報警信息發(fā)送到醫(yī)院，醫(yī)院能夠及時的接到病人。

4、檢測準確：本發(fā)明的防跌倒智能安全手機實時檢測用戶的加速度和角速度信息，通過對加速度信息和角速度信息的分析，得出用戶的狀況信息，在進行數據處理過程中，采用了獨特的比對和數據處理算法，使得檢測結果更加準確，不會出現(xiàn)誤報警的情況。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種防跌倒智能安全手機系統(tǒng)及方法的防跌倒系統(tǒng)結構示意圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有防跌倒方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

本發(fā)明實施例1中提供了一種防跌倒智能安全手機系統(tǒng)，系統(tǒng)結構如圖1所示：

一種防跌倒智能安全手機，其特征在于，所述手機包括：用于檢測用戶是否跌倒的跌倒檢測單元；所述跌倒檢測單元信號連接于用于處理防跌倒系統(tǒng)內數據信息的中央處理器；所述中央處理器分別信號連接于用于顯示內容信息和道路圖像信息的顯示單元、用于連接本機與外部終端通信的無線通信單元、用于獲取本機位置信息的定位單元和用于供用戶控制手機運行的控制單元。

所述跌倒檢測單元包括：用于獲取人體三軸方向運動加速度數據信息的加速度傳感器、用于獲取人體三軸方向運動角速度數據信息的角速度傳感器和用于獲取人體心率數據信息的心率傳感器；所述加速度傳感器、角速度傳感器和心率傳感器分別信號連接于用于濾除陀螺儀、加速度傳感器和心率傳感器輸出信號中脈沖噪聲的中值濾波器；所述中值濾波器信號連接于中央處理器。

一種基于防跌倒智能安全手機的防跌倒系統(tǒng)，其特征在于，所述防跌倒系統(tǒng)包括：用于連接防跌倒系統(tǒng)和手機硬件數據通信的接口模塊；所述接口模塊分別信號連接于中央處理器、用于供用戶進行參數設置的設置模塊、用于供用戶控制手機運行的控制模塊和控制手機發(fā)送遠程報警信號的報警模塊。

所述設置模塊包括：用于設置顯示單元顯示布局的顯示設置模塊和用于設置親屬手機的手機號碼的親屬手機設置模塊。

采用上述技術方案，用戶在行進過程中，手機的顯示單元將會同時顯示內容信息和攝像頭拍攝到的道路圖像信息，用戶可以通過透明度控制單元控制顯示透明度，調整內容信息和道路圖像信息的顯示效果。

所述控制模塊包括：用于控制顯示單元顯示透明度的透明度控制模塊；用于控制系統(tǒng)運行模式的模式控制模塊。

采用上述技術方案，用戶可以選擇系統(tǒng)三種運行方式包括：全屏模式、無干擾模式和多屏模式；在全屏模式下，道路圖像信息和內容信息都會全屏顯示 ；在無干擾模式下，手機只顯示內容信息，不顯示道路圖像信息；在多屏模式下，服務器將實時獲取云端的內容信息，同時手機屏幕被劃分為多個部分，每個部分顯示內容都不相同，可以同時顯示云端獲取的內容信息，用戶查閱的內容信息和道路圖像信息。

本發(fā)明實施例2中提供了一種防跌倒智能安全手機、防跌倒系統(tǒng)的防跌倒方法，

一種基于防跌倒智能安全手機、防跌倒系統(tǒng)的防跌倒方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：防跌倒系統(tǒng)啟動，控制手機打開后置攝像頭；顯示單元同時顯示內容信息和攝像頭拍攝到的圖像信息；

步驟2：用戶通過設置模塊設置相應參數，設置好的參數經中央處理器處理后保存到本地；中央處理器根據設置的參數調整顯示單元的顯示模式；

步驟3：用戶通過控制模塊和控制單元控制手機的運行狀態(tài)；

步驟4：跌倒檢測單元的加速度傳感器、陀螺儀和心率傳感器實時獲取人體相關數據，將獲取到的數據經中值濾波器濾波后發(fā)送給中央處理器；

步驟5：中央處理器對接收到的數據信息進行暫存，然后根據獲取到的加速度數據信息生成加速度向量模：G，根據角速度數據信息生成角速度向量模；X；

步驟6：中央處理器將加速度向量模G和預設的加速度向量模T進行比較；如果G大于T，進入下一步；

步驟7：等待G數值恢復到正常范圍內，再設置延時10s，等待用戶穩(wěn)定，進入下一步；

步驟8：中央處理器將角速度向量模X和預設的角速度向量模W進行比較如果X大于W，進入下一步；

步驟9：對角速度向量模X進行數據公式化處理得到特征值P，如果P大于預設的特征值O，進行下一步；

步驟10：對心率傳感器獲取的心率數據F和預設的心率閾值R進行比較，如果F大于R，則確認發(fā)生跌倒，生成報警命令，將報警命令發(fā)送至定位單元；

步驟11：定位單元獲取用戶的實際位置信息，將位置信息發(fā)送至中央處理器，中央處理器接收到位置信息后，根據位置信息，生成報警信號，發(fā)送至救護端和親屬手機端。

所述中央處理器對角速度向量模和預設的角速度向量模進行比較的方法包括以下步驟：

步驟1：設人體跌倒時軀干傾斜的合角度為，則的計算公式為： ;

步驟2：使用最小二乘法對人體跌倒和慢跑時的合角度變化曲線進行擬合，擬合直線表達式為： ;其中，為擬合直線的斜率； 為擬合直線的截距；

步驟3：設定一個無量綱量為，對兩種曲線各自現(xiàn)行擬合曲線的相似度進行判斷，判斷公式如下： ；其中 是數據樣本點， 為合角度數據樣本點； 為合角度現(xiàn)行擬合數據樣本點； 反映的是合角度曲線與擬合曲線之間的相似度， 值越小相似度越高。

本發(fā)明實施例3中提供了一種防跌倒智能安全手機系統(tǒng)及方法，防跌倒系統(tǒng)結構如圖1所示：

一種防跌倒智能安全手機，其特征在于，所述手機包括：用于檢測用戶是否跌倒的跌倒檢測單元；所述跌倒檢測單元信號連接于用于處理防跌倒系統(tǒng)內數據信息的中央處理器；所述中央處理器分別信號連接于用于顯示內容信息和道路圖像信息的顯示單元、用于連接本機與外部終端通信的無線通信單元、用于獲取本機位置信息的定位單元和用于供用戶控制手機運行的控制單元。

所述跌倒檢測單元包括：用于獲取人體三軸方向運動加速度數據信息的加速度傳感器、用于獲取人體三軸方向運動角速度數據信息的角速度傳感器和用于獲取人體心率數據信息的心率傳感器；所述加速度傳感器、角速度傳感器和心率傳感器分別信號連接于用于濾除陀螺儀、加速度傳感器和心率傳感器輸出信號中脈沖噪聲的中值濾波器；所述中值濾波器信號連接于中央處理器。

一種基于防跌倒智能安全手機的防跌倒系統(tǒng)，其特征在于，所述防跌倒系統(tǒng)包括：用于連接防跌倒系統(tǒng)和手機硬件數據通信的接口模塊；所述接口模塊分別信號連接于中央處理器、用于供用戶進行參數設置的設置模塊、用于供用戶控制手機運行的控制模塊和控制手機發(fā)送遠程報警信號的報警模塊。

所述設置模塊包括：用于設置顯示單元顯示布局的顯示設置模塊和用于設置親屬手機的手機號碼的親屬手機設置模塊。

采用上述技術方案，用戶在行進過程中，手機的顯示單元將會同時顯示內容信息和攝像頭拍攝到的道路圖像信息，用戶可以通過透明度控制單元控制顯示透明度，調整內容信息和道路圖像信息的顯示效果。

所述控制模塊包括：用于控制顯示單元顯示透明度的透明度控制模塊；用于控制系統(tǒng)運行模式的模式控制模塊。

采用上述技術方案，用戶可以選擇系統(tǒng)三種運行方式包括：全屏模式、無干擾模式和多屏模式；在全屏模式下，道路圖像信息和內容信息都會全屏顯示 ；在無干擾模式下，手機只顯示內容信息，不顯示道路圖像信息；在多屏模式下，服務器將實時獲取云端的內容信息，同時手機屏幕被劃分為多個部分，每個部分顯示內容都不相同，可以同時顯示云端獲取的內容信息，用戶查閱的內容信息和道路圖像信息。

一種基于防跌倒智能安全手機、防跌倒系統(tǒng)的防跌倒方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：防跌倒系統(tǒng)啟動，控制手機打開后置攝像頭；顯示單元同時顯示內容信息和攝像頭拍攝到的圖像信息；

步驟2：用戶通過設置模塊設置相應參數，設置好的參數經中央處理器處理后保存到本地；中央處理器根據設置的參數調整顯示單元的顯示模式；

步驟3：用戶通過控制模塊和控制單元控制手機的運行狀態(tài)；

步驟4：跌倒檢測單元的加速度傳感器、陀螺儀和心率傳感器實時獲取人體相關數據，將獲取到的數據經中值濾波器濾波后發(fā)送給中央處理器；

步驟5：中央處理器對接收到的數據信息進行暫存，然后根據獲取到的加速度數據信息生成加速度向量模：G，根據角速度數據信息生成角速度向量模；X；

步驟6：中央處理器將加速度向量模G和預設的加速度向量模T進行比較；如果G大于T，進入下一步；

步驟7：等待G數值恢復到正常范圍內，再設置延時10s，等待用戶穩(wěn)定，進入下一步；

步驟8：中央處理器將角速度向量模X和預設的角速度向量模W進行比較如果X大于W，進入下一步；

步驟9：對角速度向量模X進行數據公式化處理得到特征值P，如果P大于預設的特征值O，進行下一步；

步驟10：對心率傳感器獲取的心率數據F和預設的心率閾值R進行比較，如果F大于R，則確認發(fā)生跌倒，生成報警命令，將報警命令發(fā)送至定位單元；

步驟11：定位單元獲取用戶的實際位置信息，將位置信息發(fā)送至中央處理器，中央處理器接收到位置信息后，根據位置信息，生成報警信號，發(fā)送至救護端和親屬手機端。

所述中央處理器對角速度向量模和預設的角速度向量模進行比較的方法包括以下步驟：

步驟1：設人體跌倒時軀干傾斜的合角度為，則的計算公式為： ;

步驟2：使用最小二乘法對人體跌倒和慢跑時的合角度變化曲線進行擬合，擬合直線表達式為： ;其中，為擬合直線的斜率； 為擬合直線的截距；

步驟3：設定一個無量綱量為，對兩種曲線各自現(xiàn)行擬合曲線的相似度進行判斷，判斷公式如下： ；其中 是數據樣本點， 為合角度數據樣本點； 為合角度現(xiàn)行擬合數據樣本點； 反映的是合角度曲線與擬合曲線之間的相似度， 值越小相似度越高。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的防跌倒方法或過程的步驟或任何新的組合。