理器会无条件发送报警信息。紧接S62步骤。
[0041] 针对人体姿态传感器传来的加速度值a和倾斜角值S，系统处理器处理如下：系 统处理器采用=级监测机制分析加速度值a,并W倾斜角值5为辅助值，预判被监控者的 运动状态。
[0042] S533、如果综合判断人体加速度值a和倾斜角值5符合跌倒姿态值，则系统处理 器不仅自动生成人体姿态报告和触发微型振动马达，而且系统处理器会无条件发送报警信 息。紧接S63步骤。
[0043] S534、如果综合判断人体加速度值a和倾斜角值5不符合跌倒姿态值，则系统处 理器自动生成人体姿态报告。紧接S64步骤。
[0044] S6 ;操作如下；
[0045] S61、符合人体屯、率值P < a或者a < P < P条件的，GPRS模块传输从系统 处理器传来的屯、率报告；
[0046] S62、符合人体屯、率值P > 0，GSM模块向SIM卡中预设的号码发送报警信息，且 传输从系统处理器传来的屯、率报告；
[0047] S63、符合跌倒姿态值，GSM模块向SIM卡中预设的号码发送报警信息，且传输从系 统处理器传来的人体姿态报告；
[0048] S64、不符合跌倒姿态值，GPRS模块传输从系统处理器传来的人体姿态报告。
[0049] S7、数据服务器或者智能终端接收GPRS模块或者GSM模块传来的数据。
[0050] 人体姿态的S级监测机制采用人体加速度向量幅值SVM和微分加速度幅值的绝 对平均值MADS描述人体运动状态，进而作跌倒、睡眠、正常行走状态的判断。
[0化1] 人体姿态的S级监测机制流程如下：
[0052] 1、检测人体SVM是否超过阀值，对跌倒作出初判断；
[0053] 2、检测MADS是否超过阀值，对跌倒的判断依据；
[0化4] 3、计算一定时间和加速度中的方差，判断人体姿态的稳定性W防止误判。最后计 算人体躯干的水平倾角确定人体姿态作为跌倒报警的辅助信息。
[0055] 跌倒属于剧烈的运动过程。
[0化6] 如图3所示，对人体建立自然坐标系0-Xi-yi-Zi和动态坐标系0-x-y-z在自然坐 标系0-Xi-yi-Zi中，人体竖直站立，取人体冠状面法向向前为X 1轴正方向，矢状面法向向左 为yi轴正方向，水平面法向向下为Z 1轴正方向。此时，Z 1方向与重力加速度g方向一致。 [0化7] 佩戴装置时，其3个敏感方向分别与动态坐标系的3个轴向一致。因此动态坐标 系下3个轴向的加速度分量就是传感器3个相应的敏感方向的加速度输出（a,，a,，a,)，记 其合加速度为a。当处于静止状态时，人体只受重力加速度g作用，即a = g，方向沿z。正 方向。设Z轴与水平面（Xi-0-yi平面）的夹角为0，则有 [005引 |a」=gsin0
[0059] 故夹角0为
[0060] 0 = arcsin (| aj /g)
[0061] 第一级判据为SVM。SVM通过计算加速度幅度表征人体运动的剧烈程度，其值越大 表明运动越剧烈。其定义为
[0062] SVM=Vax2+3y2+3!2
[006引跌倒发生时，SVM会明显增大，通常峰值超过1. 5g。对于某些老年人而言，正常行 走和跌倒时的SVM均会超过1. 5g，但是跌倒过程中SVM超过1. 5g的持续时间较长。通过 实验测定，老年人正常行走时的SVM大于1. 5g的持续时间一般不会超过40ms，而跌倒情况 SVM超过1.5g的持续时间较长。系统处理器对人体姿态传感器的采样率是150监，可采集 时间超过40ms 6个W上的SVM。
[0064] 第二级计算超过40ms的6个W上的SVM的MADS，并与其阀值作比较。MADS通过 计算SVM的微分绝对值的时间平均表征人体运动状态变化的剧烈程度，其值越大表明运动 状态变化越剧烈。其定义为
[0065] I dt
[0066] 实验表明，老年人跌倒时，MADS明显增大，当超过0. 36/s，则认为人体跌倒了，反 之则否。
[0067] 第=级辅助判断第二级，降低误判率。系统处理器每间隔10s通过计算最近50个 采样点的Z轴加速度的方差监测人体状态是否稳定。实验表明，稳定状态下方差小于0. 5g。 如果10次检测均未稳定，则认为是误判。
[0068] 人体姿态主要通过计算人体躯干与水平面的倾斜角0来判别。如果计算得到0 小于40度，则认为确实跌倒。
[0069] 通过铅垂轴与横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。通过人体（或其 他物体）沿垂轴和纵轴的平面（即正中矢状面）及与其平行的所有平面都称为矢状面。
[0070] W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可W有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种多功能手环式人体智能监控器系统，其包括 利用红外光反射原理采集人体心率值p的心率传感器； 人体姿态传感器、按键模块、微型振动马达； 实现全球定位的GPS模块； 集有SM卡的GSM模块和GPRS模块； 为装置提供电力的电源模块； 提供算法支持并可对传来的数据自动生成报告的系统处理器； 与所述系统处理器相互连接的存储模块；以及 数据服务器和智能终端； 其特征在于： 所述系统处理器可通过按键模块设置心率危险值α和报警值β ;所述系统处理器采 用三级监测机制，用以判断人体跌倒、正常行走和睡眠三级运动状态； 所述GSM模块中的SIM卡预设报警电话号码110、当地医院救助电话号码以及亲属电话 号码。
2. 根据权利要求1所述的一种多功能手环式人体智能监控器系统，其特征在于：所述 系统处理器将生成的报告，通过GSM模块发送至智能终端或者数据服务器。
3. 根据权利要求2所述的一种多功能手环式人体智能监控器系统，其特征在于：所述 智能终端包括智能手机、平板电脑和PC电脑。
4. 根据权利要求1所述的一种多功能手环式人体智能监控器系统，其特征在于：还包 括无线充电模块。
5. 根据权利要求4所述的一种多功能手环式人体智能监控器系统，其特征在于：所述 无线充电模块采用Qi标准。
6. 根据权利要求4或5所述的一种多功能手环式人体智能监控器系统，其特征在于： 所述无线充电模块设置MINI USB接口。
7. 根据权利要求1所述的一种多功能手环式人体智能监控器系统，其特征在于：所述 人体姿态传感器包括三轴电子罗盘、加速度计和陀螺仪。
8. 根据权利要求7所述的一种多功能手环式人体智能监控器系统，其特征在于：所述 人体姿态传感器监测人体所承受的加速度、人体脊柱与重力加速度方向之间的倾斜角以及 人体处于动态、静态环境下的横滚角、俯仰角和航向角，并将监测的数据以电信号形式传输 至系统处理器。
9. 根据权利要求1所述的一种多功能手环式人体智能监控器系统，其特征在于：所述 电源模块是电池容量为580mA的柔性电池。
【专利摘要】本发明涉及一种多功能手环式人体智能监控器系统，具体包括心率传感器、人体姿态传感器、按键模块、微型振动马达、GPS模块、GSM模块、电源模块、系统处理器、存储模块以及数据服务器和智能终端。尤其所述系统处理器可通过按键模块设置心率危险值α和报警值β，并采用三级监测机制，用以判断人体跌倒、正常行走和睡眠三级运动状态；所述GSM模块中的SIM卡预设报警电话号码110、当地医院救助电话号码以及亲属电话号码。采用此系统，可以针对心脏突发和人体跌倒情况实现自动报警，以及能够精确预判跌倒状态并可传输至用户智能终端。
【IPC分类】A61B5-11, A61B5-0245
【公开号】CN104622454
【申请号】CN201510039875
【发明人】田召军
【申请人】深圳市卡麦睿科技有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月23日