本發(fā)明涉及手環(huán)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種救生手環(huán)。
背景技術(shù)：
：目前，特別是夏暑時期，溺水事故頻發(fā)，新聞報道表明，海灘淺海等地成為溺亡事故高發(fā)區(qū)域。但游泳極具鍛煉價值，不僅能夠提高心肺功能，對全身肌肉也起到極佳鍛煉的鍛煉效果。同時，水中運動對老人慢性病的治療和身體的恢復(fù)都有好處。這使得游泳運動成為了廣大男女老少的熱愛。從此可以看出，海灘泳池等地的游泳安全問題成為一個迫切需要解決的問題。現(xiàn)有技術(shù)中，救生手環(huán)利用心率傳感器與氣壓傳感器來判斷溺水，由于溺水者的脈搏會比正常鍛煉時快的多，當(dāng)心率傳感器檢測到佩戴者脈搏高于設(shè)置的閾值一段時間或者環(huán)境感應(yīng)模塊檢測到水壓高于某個閾值一段時間時，便判斷游泳者處于溺水狀態(tài)，發(fā)出救援信號。但是目前的心率傳感器技術(shù)并不夠成熟，在陸地上使用尚可，但經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，在水下使用光學(xué)心率傳感器，由于傳感器表面浸水，心率偏差很大，如果用其作為判別是否溺水的依據(jù)，會經(jīng)常造成誤判，甚至危害溺水者的生命，因此導(dǎo)致救生手環(huán)對于溺水狀態(tài)檢測的準(zhǔn)確性不高。并且，通過水壓傳感器的閾值判斷是否溺水是理論上可行的，但仍有缺陷：水壓傳感器的尺寸都比較大，難以裝入小巧的手環(huán)之中；水壓溺水判斷算法實際上是一種在心率判斷失誤后的事后補(bǔ)救措施，它要求人在水中溺水超過一定時長才觸發(fā)溺水警報，而此時的溺水者很可能已經(jīng)吸入大量的水進(jìn)入肺部，溺水已經(jīng)實際上造成人身安全的問題，因此救生手環(huán)的報警效率不高。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種救生手環(huán)，以實現(xiàn)提高救生手環(huán)對于溺水狀態(tài)檢測的準(zhǔn)確性，提升報警效率。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種救生手環(huán)，該救生手環(huán)包括：九軸運動傳感器，用于實時采集游泳者手部的真實加速度和姿態(tài)角，對所述真實加速度和姿態(tài)角進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，將所述真實加速度分解到絕對坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)換為絕對坐標(biāo)系中的運動加速度；微處理器MCU，用于對所述絕對坐標(biāo)系中的運動加速度進(jìn)行計算，得到所述絕對坐標(biāo)系中的運動加速度在Z軸方向上的加速度分量；利用所述加速度分量計算預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)，若預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值，判斷游泳者的運動狀態(tài)處于溺水狀態(tài)，向遠(yuǎn)程監(jiān)控終端發(fā)送報警信號；與所述MCU相連的電源模塊。優(yōu)選的，所述MCU為運行Zigbee協(xié)議棧的微處理器。優(yōu)選的，所述救生手環(huán)還包括：位置傳感器，用于實時采集游泳者的位置信息，將所述位置信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。優(yōu)選的，所述九軸傳感器包括加速度計，陀螺儀和磁力計。優(yōu)選的，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控終端為上位機(jī)。優(yōu)選的，所述位置傳感器用于采用三角質(zhì)心算法實時采集游泳者的位置信息，將所述位置信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。優(yōu)選的，所述九軸運動傳感器還用于采用卡爾曼濾波算法對采集到的真實加速度和姿態(tài)角進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波，除去真實加速度和姿態(tài)角中的噪聲和干擾。本發(fā)明所提供的一張救生手環(huán)，包括：九軸運動傳感器，用于實時采集游泳者手部的真實加速度和姿態(tài)角，對所述真實加速度和姿態(tài)角進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，將所述真實加速度分解到絕對坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)換為絕對坐標(biāo)系中的運動加速度；微處理器MCU，用于對所述絕對坐標(biāo)系中的運動加速度進(jìn)行計算，得到所述絕對坐標(biāo)系中的運動加速度在Z軸方向上的加速度分量；利用所述加速度分量計算預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)，若預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值，判斷游泳者的運動狀態(tài)處于溺水狀態(tài)，向遠(yuǎn)程監(jiān)控終端發(fā)送報警信號；與所述MCU相連的電源模塊?？梢?，當(dāng)人處于溺水時，此時溺水者神志清楚，身體會出現(xiàn)掙扎和拍水動作，無論手環(huán)的姿態(tài)如何，其反映出的拍水動作只包括絕對坐標(biāo)系中z軸上的劇烈拍水動作，而正常游泳時的x，y軸上的動作不會被誤判，本發(fā)明中的救生手環(huán)利用運動傳感器采集游泳者手部的真實加速度和姿態(tài)，該救生手環(huán)對從運動傳感器得到的真實加速度和姿態(tài)角進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到絕對坐標(biāo)系的運動加速度，并得到z軸方向上的加速度分量，由加速度分量來確定溺水狀態(tài)，如此提高救生手環(huán)對于溺水狀態(tài)檢測的準(zhǔn)確性，減少誤判，并且結(jié)合人溺水的時候會掙扎拍水的特點，如果一段時間內(nèi)多次拍水，當(dāng)拍水次數(shù)達(dá)到閾值時，判定為溺水，該救生手環(huán)通過加速度分量計算預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)，依據(jù)計算的拍打水面的次數(shù)來判斷游泳者的運動狀態(tài)是否處于溺水狀態(tài)，這樣能夠直接根據(jù)加速度分量來確定溺水狀態(tài)，不需要時間的消耗，因此提升報警效率。所以該救生手環(huán)實現(xiàn)提高救生手環(huán)對于溺水狀態(tài)檢測的準(zhǔn)確性，提升報警效率。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明所提供的一種救生手環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為救生手環(huán)確定位置坐標(biāo)的原理圖。具體實施方式本發(fā)明的核心是提供一種救生手環(huán)，以實現(xiàn)提高救生手環(huán)對于溺水狀態(tài)檢測的準(zhǔn)確性，提升報警效率。為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。請參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供的一種救生手環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖,，改救生手環(huán)包括：九軸運動傳感器11，用于實時采集游泳者手部的真實加速度和姿態(tài)角，對真實加速度和姿態(tài)角進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，將所述真實加速度分解到絕對坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)換為絕對坐標(biāo)系中的運動加速度；微處理器MCU12，用于對所述絕對坐標(biāo)系中的運動加速度進(jìn)行計算，得到所述絕對坐標(biāo)系中的運動加速度在Z軸方向上的加速度分量；利用所述加速度分量計算預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)，若預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值，判斷游泳者的運動狀態(tài)處于溺水狀態(tài)，向遠(yuǎn)程監(jiān)控終端發(fā)送報警信號；與所述MCU12相連的電源模塊13。可見，當(dāng)人處于溺水時，此時溺水者神志清楚，身體會出現(xiàn)掙扎和拍水動作，無論手環(huán)的姿態(tài)如何，其反映出的拍水動作只包括絕對坐標(biāo)系中z軸上的劇烈拍水動作，而正常游泳時的x，y軸上的動作不會被誤判，本發(fā)明中的救生手環(huán)利用運動傳感器采集游泳者手部的真實加速度和姿態(tài)，該救生手環(huán)對從運動傳感器得到的真實加速度和姿態(tài)角進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到絕對坐標(biāo)系的運動加速度，并得到z軸方向上的加速度分量，由加速度分量來確定溺水狀態(tài)，如此提高救生手環(huán)對于溺水狀態(tài)檢測的準(zhǔn)確性，減少誤判，并且結(jié)合人溺水的時候會掙扎拍水的特點，如果一段時間內(nèi)多次拍水，當(dāng)拍水次數(shù)達(dá)到閾值時，判定為溺水，該救生手環(huán)通過加速度分量計算預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)，依據(jù)計算的拍打水面的次數(shù)來判斷游泳者的運動狀態(tài)是否處于溺水狀態(tài)，這樣能夠直接根據(jù)加速度分量來確定溺水狀態(tài)，不需要時間的消耗，因此提升報警效率。所以該救生手環(huán)實現(xiàn)提高救生手環(huán)對于溺水狀態(tài)檢測的準(zhǔn)確性，提升報警效率。基于上述救生手環(huán)，具體的，所述MCU為運行Zigbee協(xié)議棧的微處理器。游泳者的手腕上佩戴有救生手環(huán)，即救生手環(huán)設(shè)置在游泳者的手腕上。微處理器MCU與九軸運動傳感器相連。其中，將真實加速度分解到絕對坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)換為絕對坐標(biāo)系中的運動加速度，具體含義就是將真實加速度分解到絕對坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)換為絕對坐標(biāo)系中的加速度作為運動加速度。也就是將真實加速度分解到絕對坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)換為絕對坐標(biāo)系中的加速度，將絕對坐標(biāo)系中的加速度作為運動加速度，即稱為運動加速度。即運動加速度就是將真實加速度分解到絕對坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)換為絕對坐標(biāo)系中的加速度。進(jìn)一步的，所述救生手環(huán)還包括：位置傳感器，用于實時采集游泳者的位置信息，將所述位置信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。其中，所述九軸傳感器包括加速度計，陀螺儀和磁力計。其中，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控終端為上位機(jī)。具體的，所述位置傳感器用于采用三角質(zhì)心算法實時采集游泳者的位置信息，將所述位置信息發(fā)送至遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。進(jìn)一步的，所述九軸運動傳感器還用于采用卡爾曼濾波算法對采集到的真實加速度和姿態(tài)角進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波，除去真實加速度和姿態(tài)角中的噪聲和干擾。如此，本發(fā)明提供的救生水環(huán)具有如下優(yōu)點：(1)實用性：目前的心率傳感器在水中性能較差，難以作為判斷溺水的依據(jù)。另外，當(dāng)人處于溺水時，會出現(xiàn)一個呼吸暫停期，剛被淹時，溺水者暫時憋住呼吸，在水面上下掙扎，吸入和吞入少量的水，引起反射性呼吸暫停。這是一種保護(hù)性反應(yīng)，此時溺水者神志清楚，身體會出現(xiàn)掙扎和拍水動作。為此，用運動傳感器對此時的狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果判斷狀態(tài)為溺水，則進(jìn)行溺水報警，可以達(dá)到及時發(fā)現(xiàn)，及時救援的效果。(2)準(zhǔn)確性：在判斷算法上，對手環(huán)所得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)解算，使得無論手環(huán)的姿態(tài)如何，其反映出的拍水動作只包括絕對坐標(biāo)系中z軸上的劇烈拍水動作，而正常游泳時的x，y軸上的動作不會被誤判。本發(fā)明的救生手環(huán)作為一個終端設(shè)備，是手環(huán)狀，包括了運行Zigbee協(xié)議棧的微處理器MCU和九軸運動傳感器，使用九軸運動傳感器獲取原始數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)融合與姿態(tài)解算，得出每一時刻使用者的手部姿態(tài)與運動加速度等信息，進(jìn)而判斷使用者的運動狀態(tài)是否處于溺水狀態(tài)，若是則向周圍接收裝置如遠(yuǎn)程監(jiān)測終端發(fā)送報警信息。九軸運動傳感器包括加速度計、陀螺儀和磁力計。另外，路由與定位網(wǎng)絡(luò)分布在泳池四周，作為定位基準(zhǔn)，根據(jù)多個路由節(jié)點與同一終端設(shè)備無線通信的RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication，接收信號強(qiáng)度指示)進(jìn)行距離計算與相對位置坐標(biāo)計算，從而實現(xiàn)定位。同時路由節(jié)點作為信息轉(zhuǎn)發(fā)中轉(zhuǎn)站，對信息進(jìn)行多跳路由轉(zhuǎn)發(fā)至協(xié)調(diào)器與上位機(jī)，上位機(jī)是PC監(jiān)控端。協(xié)調(diào)器與上位機(jī)設(shè)備，協(xié)調(diào)器發(fā)起設(shè)備組網(wǎng)請求，并且動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，保證所有路由器與終端設(shè)備連接可靠。同時協(xié)調(diào)器接收并處理各個路由器發(fā)回來的RSSI數(shù)據(jù)，然后上傳至上位機(jī)，經(jīng)過一定的處理顯示出使用者的位置與其所處狀態(tài)，為正常或溺水。對于游泳者，游泳者進(jìn)入游泳館，佩戴手環(huán)，手環(huán)啟動并自動加入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。游泳者進(jìn)入泳池，即進(jìn)入系統(tǒng)定位范圍，手環(huán)不斷檢測游泳者的姿態(tài)等信息判斷游泳者的健康狀態(tài)，并定時與周圍的路由器節(jié)點通信并發(fā)送游泳者的狀態(tài)信息。各路由器節(jié)點不斷接收到終端設(shè)備即手環(huán)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，同時獲得RSSI數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)封裝將游泳者狀態(tài)、終端設(shè)備信息、路由節(jié)點信息等發(fā)送到協(xié)調(diào)器。各路由器節(jié)點封裝的數(shù)據(jù)經(jīng)過直接發(fā)送或多跳路由發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收到各個路由器接點的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)整合上傳到PC上位機(jī)。上位機(jī)接收到由協(xié)調(diào)器上傳的信息后，進(jìn)行運算處理計算出游泳者的坐標(biāo)信息并進(jìn)行顯示，同時根據(jù)終端設(shè)備的報警信號執(zhí)行相應(yīng)的操作，若為溺水狀態(tài)，則觸發(fā)警鈴?fù)ㄖ壬鷨T并顯示位置信息進(jìn)行救援。對于本發(fā)明中的救生手環(huán)，檢測手部動作是否異常的時候，對得到的加速度和姿態(tài)角數(shù)據(jù)融合，將加速度分解到絕對坐標(biāo)系，從而可以實現(xiàn)對手部的加速度與姿態(tài)的判斷。需要將歐拉角轉(zhuǎn)換成方向余弦矩陣。歐拉角有12種旋轉(zhuǎn)順序分別如下：-1X-Z-Y-2Y-X-Z-3Y-Z-X-4Z-X-Y-5Z-Y-X-6X-Y-X-7X-Z-X….每種旋轉(zhuǎn)順序可以分解為3次旋轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn)或者為繞X軸，或者繞Y軸，或者繞Z軸。每次旋轉(zhuǎn)都是繞著空間固定不變的坐標(biāo)系的軸旋轉(zhuǎn)，稱為靜態(tài)旋轉(zhuǎn)。每次旋轉(zhuǎn)都可以認(rèn)為坐標(biāo)乘以了一個矩陣，實際這個矩陣也是方向余弦矩陣。繞X軸旋轉(zhuǎn)α的矩陣為Ax，如下：Ax=1000cos(α)sin(α)0-sin(α)cos(α).]]>繞Y軸旋轉(zhuǎn)β的矩陣為Ay，如下：Ay=cos(β)0-sin(β)010sin(β)0cos(β).]]>繞Z軸旋轉(zhuǎn)γ的矩陣為Az，如下：Az=cos(γ)sin(γ)0-sin(γ)cos(γ)0001.]]>加入旋轉(zhuǎn)順序為Z-Y-X，那么方向余弦矩陣就是A＝Ax*Ay*Az，通過該公式，即可將傳感器的真實坐標(biāo)加速度轉(zhuǎn)換到絕對坐標(biāo)系中的加速度。其中，對于轉(zhuǎn)換為絕對坐標(biāo)系中的加速度的過程，C語言代碼實現(xiàn)如下：voidTrans(*x,*y,*z){*y＝*y*cos(AngleX)-*z*sin(AngleX)；*z＝*z*cos(AngleX)+*y*sin(AngleX)；*x＝*x*cos(AngleY)+*z*sin(AngleY)；*z＝*z*cos(AngleY)-*x*sin(AngleY)；*x＝*x*cos(AngleZ)-*y*sin(AngleZ)；*y＝*x*sin(AngleZ)+*y*cos(AngleZ)；}其中，傳入?yún)?shù)*x,*y,*z分別為傳感器測得的加速度原始值，算出的*x,*y,*z為絕對坐標(biāo)系中的加速度值。溺水判斷代碼實現(xiàn)如下：上述代碼中，掙扎拍水時，大部分的加速度分量在z軸上，因此只考慮z軸上的運動加速度，可以減少誤判，MovingAcc為絕對坐標(biāo)系中的運動加速度。z軸上的運動加速度除去重力。首先，設(shè)置z軸拍水加速度大小閾值，閾值為通過模擬溺水掙扎實驗得出，是一個經(jīng)驗值，同理，以下的一定時間內(nèi)拍水次數(shù)Ecount閾值也為通過實驗得出。其次，設(shè)置一個時間倒計時標(biāo)志Etime，用于判斷一定時間Etime內(nèi)掙扎拍水次數(shù)Ecount是否超過閾值。最后，若一定時間內(nèi)Ecount沒有超過掙扎拍水次數(shù)閾值，則認(rèn)為誤判，同時初始化溺水報警變量標(biāo)志Tag[1]為0(當(dāng)值為60時為預(yù)警標(biāo)志，120為溺水報警標(biāo)志)，若超過閾值，則把Tag[1]設(shè)為預(yù)警標(biāo)志或溺水預(yù)警標(biāo)志，同時打開手環(huán)上的燈光閃爍報警。對于位置傳感器，對于RSSI進(jìn)行高斯濾波，概率密度函數(shù)為：f(x)=1σ2πe-(x-μ)22σ2;]]>σ=1m-1Σi=1m(RSSIi-μ)2;]]>μ=1mΣi=1mRSSIi.]]>其中：m為測量數(shù)，0.6≤f(x)≤1，0.15σ+μ≤x≤3.09σ+μ。高概率事件發(fā)生在概率大于0.6(經(jīng)驗值)：RRSSI＝A-10nlg(d)經(jīng)過高斯濾波把穩(wěn)定的RSSI提取出來，在對這些有效值進(jìn)行取平均，求出較為準(zhǔn)確的RSSI值。由于RSSI測距原理是隨距離的增加傳播信號強(qiáng)度會有規(guī)律的衰減，通過衰減公式，可以用RSSI來表示對應(yīng)的距離，即游泳者的相對某一個路由器的距離。在定位算法上，對無線接收功率RSSI值使用了多種濾波算法，使定位精度較高，在10*10米的范圍中，定位誤差在2米以內(nèi)。九軸運動傳感器采用卡爾曼濾波算法，卡爾曼濾波(Kalmanfiltering)一種利用線性系統(tǒng)狀態(tài)方程，通過系統(tǒng)輸入輸出觀測數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行最優(yōu)估計的算法。由于觀測數(shù)據(jù)中包括系統(tǒng)中的噪聲和干擾的影響，所以最優(yōu)估計也可看作是濾波過程。數(shù)據(jù)濾波是去除噪聲還原真實數(shù)據(jù)的一種數(shù)據(jù)處理技術(shù)，Kalman濾波在測量方差已知的情況下能夠從一系列存在測量噪聲的數(shù)據(jù)中，估計動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。由于，它便于計算機(jī)編程實現(xiàn)，并能夠?qū)ΜF(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的更新和處理。具體算法如下：以最小均方誤差為最佳估計準(zhǔn)則，采用信號與噪聲的狀態(tài)空間模型，利用前一時刻的RSSI估計值和當(dāng)前時刻的RSSI觀測值來更新對狀態(tài)變量的估計，求出當(dāng)前時刻的RSSI估計值，算法根據(jù)建立的系統(tǒng)方程和觀測方程對需要處理的信號做出滿足最小均方誤差的估計。X(k|k-1)＝X(k-1|k-1)，該式子是對下一狀態(tài)的預(yù)測。P(k|k-1)＝P(k-1|k-1)+Q，該式子求出預(yù)測的總系統(tǒng)誤差，Q為協(xié)方差，為經(jīng)驗值。Kg(k)＝P(k|k-1)/(P(k|k-1)+R)，該式子計算卡爾曼系數(shù)，R為高斯白噪聲誤差。X(k|k)＝X(k|k-1)+Kg(k)(Z(k)-X(k|k-1))，該式子是下一個狀態(tài)的最優(yōu)解。P(k|k)＝(1-Kg(k))P(k|k-1)，該式子求出最優(yōu)值的系統(tǒng)誤差。對于位置傳感器，采用三角質(zhì)心算法確定準(zhǔn)確位置坐標(biāo)。用海倫公式面積求法等優(yōu)化了算法，求得每個路由器到手環(huán)的相對距離，其中每兩個路由器和手環(huán)可以組成一個三角形，用相對距離通過海倫公式求出該三角形的面積，再通過直角三角邊定理和三角形面積公式，求出手環(huán)的x，y坐標(biāo)。由于RSSI有誤差，上述通過單對路由器求出的坐標(biāo)并不夠準(zhǔn)確，所以把四個路由器兩兩相鄰的進(jìn)行分組，共可分為四組，按面積求法可得四個目的坐標(biāo)，再以這四個目的坐標(biāo)作為三角形的頂點，求出其質(zhì)心，即近似為目的坐標(biāo)。如圖2所示，4個定位節(jié)點，選用一對節(jié)點1,4，已知a為泳池尺寸，節(jié)點1到節(jié)點0的距離為d1，節(jié)點4到節(jié)點0的距離為d4，d1和d4可以由RSSI經(jīng)過濾波和計算后得到，然后用海倫公式就可以求出o點的坐標(biāo)(x，y)，4組定位節(jié)點可以得出4個o點的坐標(biāo)：o1(x1,y1)，o2(x2,y2)，o3(x3,y3)，o4(x4,y4)。本發(fā)明中的救生手環(huán)為了減少誤判，沒有直接通過真實坐標(biāo)系的加速度進(jìn)行溺水的判斷，而是對從運動傳感器得到的真實加速度和姿態(tài)角進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到絕對坐標(biāo)系的運動加速度xyz，結(jié)合人溺水的時候會掙扎拍水的特點，設(shè)定運動加速度z軸方向上判斷為一次拍水動作的閾值，如果一段時間內(nèi)多次拍水，當(dāng)拍水次數(shù)也達(dá)到閾值時，判定為溺水。綜上，本發(fā)明所提供的一張救生手環(huán)，包括：九軸運動傳感器，用于實時采集游泳者手部的真實加速度和姿態(tài)角，對所述真實加速度和姿態(tài)角進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，將所述真實加速度分解到絕對坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)換為絕對坐標(biāo)系中的運動加速度；微處理器MCU，用于對所述絕對坐標(biāo)系中的運動加速度進(jìn)行計算，得到所述絕對坐標(biāo)系中的運動加速度在Z軸方向上的加速度分量；利用所述加速度分量計算預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)，若預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值，判斷游泳者的運動狀態(tài)處于溺水狀態(tài)，向遠(yuǎn)程監(jiān)控終端發(fā)送報警信號；與所述MCU相連的電源模塊?？梢?，當(dāng)人處于溺水時，此時溺水者神志清楚，身體會出現(xiàn)掙扎和拍水動作，無論手環(huán)的姿態(tài)如何，其反映出的拍水動作只包括絕對坐標(biāo)系中z軸上的劇烈拍水動作，而正常游泳時的x，y軸上的動作不會被誤判，本發(fā)明中的救生手環(huán)利用運動傳感器采集游泳者手部的真實加速度和姿態(tài)，該救生手環(huán)對從運動傳感器得到的真實加速度和姿態(tài)角進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到絕對坐標(biāo)系的運動加速度，并得到z軸方向上的加速度分量，由加速度分量來確定溺水狀態(tài)，如此提高救生手環(huán)對于溺水狀態(tài)檢測的準(zhǔn)確性，減少誤判，并且結(jié)合人溺水的時候會掙扎拍水的特點，如果一段時間內(nèi)多次拍水，當(dāng)拍水次數(shù)達(dá)到閾值時，判定為溺水，該救生手環(huán)通過加速度分量計算預(yù)設(shè)時間內(nèi)游泳者拍打水面的次數(shù)，依據(jù)計算的拍打水面的次數(shù)來判斷游泳者的運動狀態(tài)是否處于溺水狀態(tài)，這樣能夠直接根據(jù)加速度分量來確定溺水狀態(tài)，不需要時間的消耗，因此提升報警效率。所以該救生手環(huán)實現(xiàn)提高救生手環(huán)對于溺水狀態(tài)檢測的準(zhǔn)確性，提升報警效率。以上對本發(fā)明所提供的一種救生水環(huán)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3