发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为此,本发明的一个目的在于提出一种基于浴垫的跌倒检测方法,通过压力幅度和压力频率能够准确判断用户是否处于跌倒状态。
本发明的另一个目的在于提出一种浴垫。
为达到上述目的,本发明一方面实施例提出了一种基于浴垫的跌倒检测方法,包括以下步骤:检测用户施加在所述浴垫上的压力信息,并根据所述压力信息获取压力幅度和压力频率;以及根据所述压力幅度和所述压力频率判断所述用户是否处于跌倒状态。
根据本发明实施例的基于浴垫的跌倒检测方法,首先检测用户施加在浴垫上的压力信息,并根据压力信息获取压力幅度和压力频率,然后根据压力幅度和压力频率判断用户是否处于跌倒状态,比单一采用压力幅度或压力频谱来判断用户是否处于跌倒状态更加精准,减少了误判。
根据本发明的一个实施例,根据所述压力信息获取所述压力频率,具体包括:根据所述压力信息获取时域波形信号;对所述时域波形信号进行FFT(Fast FourierTransformation,快速傅里叶变换)以获取频域波形信号,并获取所述频域波形信号中的最大频谱功率;根据所述最大频谱功率获取所述压力频率。
根据本发明的一个实施例,根据所述压力幅度和所述压力频率判断所述用户是否处于跌倒状态,具体包括:如果所述压力幅度小于预设的压力阈值且所述压力频率小于预设的频率阈值,则判断所述用户未发生跌倒;如果所述压力幅度大于等于所述预设的压力阈值且所述压力频率大于等于所述预设的频率阈值,则判断所述用户处于跌倒状态。
优选地,所述预设的频率阈值可以为20-30Hz。
在本发明的一些实施例中,上述的基于浴垫的跌倒检测方法,还包括:在判断所述用户处于跌倒状态时,还发出报警提示。
为达到上述目的,本发明另一方面实施例提出了一种浴垫,包括:本体;压力检测模块,所述压力检测模块设置在所述本体内,用于检测用户施加在所述本体上的压力信息;控制模块,所述控制模块与所述压力检测模块相连,所述控制模块根据所述压力信息获取压力幅度和压力频率,并根据所述压力幅度和所述压力频率判断所述用户是否处于跌倒状态。
根据本发明实施例的浴垫,通过设置在浴垫本体内的压力检测模块检测用户施加在本体上的压力信息,控制模块根据压力信息获取压力幅度和压力频率,并根据压力幅度和压力频率判断用户是否处于跌倒状态,比单一采用压力幅度或压力频谱来判断用户是否处于跌倒状态更加精准,减少了误判。
根据本发明的一个实施例,所述控制模块根据所述压力信息获取所述压力频率时,其中,所述控制模块根据所述压力信息获取时域波形信号;所述控制模块对所述时域波形信号进行FFT以获取频域波形信号,并获取所述频域波形信号中的最大频谱功率;所述控制模块根据所述最大频谱功率获取所述压力频率。
根据本发明的一个实施例,所述控制模块根据所述压力幅度和所述压力频率判断所述用户是否处于跌倒状态时,其中,如果所述压力幅度小于预设的压力阈值且所述压力频率小于预设的频率阈值,则所述控制模块判断所述用户未发生跌倒;如果所述压力幅度大于等于所述预设的压力阈值且所述压力频率大于等于所述预设的频率阈值,则所述控制模块判断所述用户处于跌倒状态。
优选地,所述预设的频率阈值可以为20-30Hz。
在本发明的一些实施例中,上述的浴垫还包括:报警模块,所述报警模块与所述控制模块相连,所述控制模块在判断所述用户处于跌倒状态时,通过所述报警模块发出报警提示。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照附图来描述本发明实施例提出的基于浴垫的跌倒检测方法以及浴垫。
图1为根据本发明实施例的基于浴垫的跌倒检测方法的流程图。如图1所示,该基于浴垫的跌倒检测方法包括以下步骤:
S1,检测用户施加在浴垫上的压力信息,并根据压力信息获取压力幅度和压力频率。
根据本发明的一个实施例,根据压力信息获取压力频率,具体包括:根据压力信息获取时域波形信号;对时域波形信号进行FFT以获取频域波形信号,并获取频域波形信号中的最大频谱功率;根据最大频谱功率获取压力频率。
具体地,在本发明的实施例中,可以通过设置在浴垫内的薄膜压力传感器来检测用户施加在浴垫上的压力的大小以及压力变化快慢,以便根据压力的大小和压力变化快慢来综合判断用户是否处于跌倒状态。
具体而言,正常情况下,用户是平稳地在浴垫上踩踏,用户对浴垫施加的压力基本上与人体的体重相当,大小起伏变化不大,并且压力变化也较慢,在频域波形信号图上表现出来的特点是压力信号的能量即频谱功率主要集中在频率很低的区域,如图2和图3所示。需要说明的是,通过对图2所示的时域波形信号进行FFT变换后,可以得到图3所示的频域波形信号,其中,FL为频谱功率最大区域下边界频率,即为上述的压力频率,FH为频谱功率最大区域上边界频率。
当用户跌倒时,如图4和图5所示,施加在浴垫上的压力会在瞬间冲击到人体体重的几倍,而且变化速度非常快,在频域波形信号图上表现出来的特点是压力信号的频谱功率主要集中在频率较高的区域。
因此,可以通过压力的大小和压力变化快慢来综合判断用户是否处于跌倒状态。
下面结合图2-图5来详细说明压力频率的获取。
首先通过薄膜压力传感器检测用户施加在浴垫上的压力信息,并根据压力信息获取时域波形信号,如图2或图4所示,然后对时域波形信号进行FFT以获取频域波形信号,如图3或图5所示,并统计频域波形信号中所有频率段的频谱功率,并将统计的频谱功率之和设定为100%。根据排序、比较的方法获取频谱功率中最大频谱功率所对应的频率,并设定该频率为中心频率,如图3和图5所示的9.766Hz和29.297Hz,以该中心频率为参考点上下延伸以统计出频谱功率占频谱功率之和的50%的频带宽度的上、下边界频率,从而获得频谱功率最大区域上边界频率FH以及频谱功率最大区域下边界频率FL即压力频率。
需要说明的是,上述的50%是一个经验值,在不同的应用场合,该数值可以根据实际情况进行设定,优选地,该数值可以为50%-90%。
S2,根据压力幅度和压力频率判断用户是否处于跌倒状态。
根据本发明的一个实施例,根据压力幅度和压力频率判断用户是否处于跌倒状态,具体包括:如果压力幅度小于预设的压力阈值且压力频率小于预设的频率阈值,则判断用户未发生跌倒;如果压力幅度大于等于预设的压力阈值且压力频率大于等于预设的频率阈值,则判断用户处于跌倒状态。
优选地,预设的频率阈值可以为20-30Hz。
具体地,通过对图2和图4所示的时域波形信号进行分析和对比可知,当用户跌倒时,施加在浴垫上的压力通常是用户正常踩踏时的两倍(一般情况下,用户跌倒时对浴垫产生的冲击力会超过人体体重的两倍)。
假设用户的体重为W0,则当用户在浴垫上正常踩踏时,用户对浴垫施加的压力约为W0,即使用户在浴垫上走动或者做一些简单洗浴动作,用户对浴垫施加的压力大小变化也不大,基本围绕W0上下轻微波动;而当用户跌倒的瞬间,用户对浴垫产生的冲击力W1会远大于W0,一般情况下W1大于两倍的W0。因此,可以将压力阈值设置为人体体重的两倍。
通过对图3和图5所示的频域波形信号进行分析和对比可知,用户正常踩踏时的压力信号的频谱功率主要集中在8~14Hz之间(FL=8,FH=14),其中,最大频谱功率所对应的频率为9.766Hz;而用户跌倒时的压力信号的频谱功率主要集中在20~60Hz之间(FL=20,FH=60),其中,最大频谱功率所对应的频率为29.297Hz。因此,可以将频率阈值设定为20Hz。
如图6所示,记压力阈值为WT,频率阈值为FT,施加在浴垫上的压力幅度为W,压力频率为F,则当施加在浴垫上的压力幅度W小于预设的压力阈值WT且压力频率F小于预设的频率阈值FT时,判断用户未发生跌倒;当压力幅度W小于预设的压力阈值WT且压力频率F大于等于预设的频率阈值FT,或者压力幅度W大于等于压力阈值WT且压力频率F小于预设的频率阈值FT时,判断用户可能发生跌倒;当压力幅度W大于等于预设的压力阈值WT且压力频率F大于等于预设的频率阈值FT时,判断用户处于跌倒状态。
在本发明的一些实施例中,上述的基于浴垫的跌倒检测方法还包括:在判断用户处于跌倒状态时,还发出报警提示。
根据本发明的一个具体示例,如图7所示,基于浴垫的跌倒检测包括以下步骤:
S101,判断是否有压力信号。如果是,执行步骤S102;如果否,返回步骤S101,继续判断。
S102,保存用户的体重W0,并设定W1=2W0,FT=20。
S103,判断压力幅度W是否大于压力阈值WT。如果是,执行步骤S104;如果否,返回步骤S103,继续判断。
S104,对时域波形信号进行FFT以获得频域波形信号。
S105,判断压力频率F是否大于频率阈值FT。如果是,执行步骤S106;如果否,返回步骤S103,继续判断。
S106,用户处于跌倒状态,发出报警提示。
综上,该检测方法能够精确地判断出用户是否发生跌倒,减少误报,同时为报警提示提供切实可靠的报警信号。另外,该检测方法不仅适用于用户洗浴时的跌倒检测,而且适用于其它需要检测用户是否跌倒的情景中。
综上所述,根据本发明实施例的基于浴垫的跌倒检测方法,首先检测用户施加在浴垫上的压力信息,并根据压力信息获取压力幅度和压力频率,然后根据压力幅度和压力频率判断用户是否处于跌倒状态,比单一采用压力幅度或压力频谱来判断用户是否处于跌倒状态更加精准,减少了误判率。
图8为根据本发明实施例的浴垫的方框示意图。如图8所示,该浴垫包括本体10、压力检测模块20和控制模块30。
其中,压力检测模块20设置在本体10内,用于检测用户施加在本体10上的压力信息,控制模块30与压力检测模块20相连,控制模块30根据压力信息获取压力幅度和压力频率,并根据压力幅度和压力频率判断用户是否处于跌倒状态。
根据本发明的一个实施例,控制模块30根据压力信息获取压力频率时,其中,控制模块30根据压力信息获取时域波形信号;控制模块30对时域波形信号进行FFT以获取频域波形信号,并获取频域波形信号中的最大频谱功率;控制模块30根据最大频谱功率获取压力频率。
具体地,在本发明的实施例中,可以通过设置在本体10内的压力检测模块20如薄膜压力传感器来检测用户施加在浴垫上的压力的大小以及压力变化快慢,以便根据压力的大小和压力变化快慢来综合判断用户是否处于跌倒状态。
具体而言,正常情况下,用户是平稳地在浴垫上踩踏,用户对浴垫施加的压力基本上与人体的体重相当,大小起伏变化不大,并且压力变化也较慢,在频域波形信号图上表现出来的特点是压力信号的频谱功率主要集中在频率很低的区域,如图2和图3所示。控制模块30通过对图2所示的时域波形信号进行FFT变换后,可以得到图3所示的频域波形信号,其中,FL为频谱功率最大区域下边界频率,即为上述的压力频率,FH为频谱功率最大区域上边界频率。
当用户跌倒时,如图4和图5所示,施加在浴垫上的压力会在瞬间冲击到人体体重的几倍,而且变化速度非常快,在频域波形信号图上表现出来的特点是压力信号的频谱功率主要集中在频率较高的区域。
因此,可以通过压力检测模块20检测的压力的大小和压力变化快慢来综合判断用户是否处于跌倒状态。
下面结合图2-图5来详细说明压力频率的获取。
首先通过压力检测模块20检测用户施加在浴垫上的压力信息,然后控制模块30根据压力信息获取时域波形信号,如图2或图4所示,并对时域波形信号进行FFT以获取频域波形信号,如图3或图5所示。控制模块30统计频域波形信号中所有频率段的频谱功率,并将统计的频谱功率之和设定为100%。控制模块30根据排序、比较的方法获取频谱功率中最大频谱功率所对应的频率,并设定该频率为中心频率,如图3和图5所示的9.766Hz和29.297Hz,并以该中心频率为参考点上下延伸以统计出频谱功率占频谱功率之和的50%的频带宽度的上、下边界频率,从而获得频谱功率最大区域上边界频率FH以及频谱功率最大区域下边界频率FL即压力频率。
需要说明的是,上述的50%是一个经验值,在不同的应用场合,该数值可以根据实际情况进行设定,优选地,该数值可以为50%-90%。
根据本发明的一个实施例,控制模块30根据压力幅度和压力频率判断用户是否处于跌倒状态时,其中,如果压力幅度小于预设的压力阈值且压力频率小于预设的频率阈值,则控制模块30判断用户未发生跌倒;如果压力幅度大于等于预设的压力阈值且压力频率大于等于预设的频率阈值,则控制模块30判断用户处于跌倒状态。
优选地,预设的频率阈值可以为20-30Hz。
具体地,通过对图2和图4所示的时域波形信号进行分析和对比可知,当用户跌倒时,施加在浴垫上的压力通常是用户正常踩踏时的两倍(一般情况下,用户跌倒时对浴垫产生的冲击力会超过人体体重的两倍)。
假设用户的体重为W0,则当用户在浴垫上正常踩踏时,用户对浴垫施加的压力约为W0,即使用户在浴垫上走动或者做一些简单洗浴动作,用户对浴垫施加的压力大小变化也不大,基本围绕W0上下轻微波动;而当用户跌倒的瞬间,用户对浴垫产生的冲击力W1会远大于W0,一般情况下W1大于两倍的W0。因此,可以将压力阈值设置为人体体重的两倍。
通过对图3和图5所示的频域波形信号进行分析和对比可知,用户正常踩踏时的压力信号的频谱功率主要集中在8~14Hz之间(FL=8,FH=14),其中,最大频谱功率所对应的频率为9.766Hz;而用户跌倒时的压力信号的频谱功率主要集中在20~60Hz之间(FL=20,FH=60),其中,最大频谱功率所对应的频率为29.297Hz。因此,可以将频率阈值设定为20Hz。
如图6所示,记压力阈值为WT,频率阈值为FT,施加在浴垫上的压力幅度为W,压力频率为F,则当施加在浴垫上的压力幅度W小于预设的压力阈值WT且压力频率F小于预设的频率阈值FT时,控制模块30判断用户未发生跌倒;当压力幅度W小于预设的压力阈值WT且压力频率F大于等于预设的频率阈值FT,或者预设的压力幅度W大于等于压力阈值WT且压力频率F小于预设的频率阈值FT时,控制模块30判断用户可能发生跌倒;当压力幅度W大于等于预设的压力阈值WT且压力频率F大于等于预设的频率阈值FT时,控制模块30判断用户处于跌倒状态。
在本发明的一些实施例中,上述的浴垫还包括报警模块(图中未具体示出),报警模块与控制模块30相连,控制模块30在判断用户处于跌倒状态时,通过报警模块发出报警提示。
综上,该浴垫能够精确地判断出用户是否发生跌倒,减少误报,同时能够提供切实可靠的报警信号,并发出报警提示。
根据本发明实施例的浴垫,通过设置在浴垫本体内的压力检测模块检测用户施加在本体上的压力信息,控制模块根据压力信息获取压力幅度和压力频率,并根据压力幅度和压力频率判断用户是否处于跌倒状态,比单一采用压力幅度或压力频谱来判断用户是否处于跌倒状态更加精准,减少了误判率。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。