CN112932488B - 一种智能化便携式教育仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能化便携式教育仪，包括：智能化检测系统对用户人体进行信号检测，得到不同种类的人体生理活动信息；智能化数据库系统存储知识数据、交互数据及不同种类的人体生理活动信息；智能化显示系统将知识数据、交互数据及不同种类的人体生理活动信息进行影像投射；智能化人机互动学习系统根据用户输入的指令和不同种类的人体生理活动信息，提供合适的学习内容和学习方法；中央控制处理系统对数据及用户的指令进行分析处理，并调动智能化检测系统、智能化数据库系统、智能化显示系统、智能化人机互动学习系统共同完成所有工作。通过本发明能够满足不同年龄段的人随时随地都能进行关于各种知识的智能化高效率学习。

Description

一种智能化便携式教育仪

技术领域

本发明涉及数字教育设备技术领域，特别涉及一种智能化便携式教育仪。

背景技术

目前不同年龄段的人对于在学校，家中，外出或旅行时的所需要的生活技能，及各种知识的学习，只有从手机或电脑上的一些软件系统中得到有限的帮助，由于无法与知识提供方进行有效互动与交流，因而很难达到高效率的智能化，趣味化以及创新性的学习效果。

可用的只有手机或电脑上的一些软件系统或简单的机器人系统等，由于无法与知识提供方进行有效互动与交流，因而很难达到高效率的智能化，趣味化以及创新性的学习效果。本发明阐述的智能化便携式教育仪器将把学习知识数据库，学习显示系统，人机互动系统以及中央控制系统，等，智能化地的集成为可随身携带的轻便系统，使任何年龄段的人，无论在家，在外，在工作或休假时都可以高效率趣味化并创新性地学习自己想要学习的东西。

发明内容

本发明目的之一在于提供了一种智能化便携式教育仪，通过本发明能够满足不同年龄段的人随时随地都能进行关于各种知识的智能化高效率学习。

本发明实施例提供的一种智能化便携式教育仪，包括：

智能化检测系统，用于对用户人体进行信号检测，得到不同种类的人体生理活动信息；

智能化数据库系统，用于存储知识数据、交互数据及所述人体生理活动信息；

智能化显示系统，用于将所述知识数据、所述交互数据及所述人体生理活动信息进行影像投射；

智能化人机互动学习系统，用于根据用户输入的指令和所述人体生理活动信息，提供合适的学习内容和学习方法；

中央控制处理系统，用于对数据及用户的指令进行分析处理，并对所述智能化检测系统、智能化数据库系统、智能化显示系统、智能化人机互动学习系统进行调动。

优选的，所述智能化检测系统包括人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片；其中，

所述人体外传感器及生物芯片由霍尔磁传感器模块、第一毫米波传感器模块、第一超声波雷达传感器模块构成，所述霍尔磁传感器模块、第一毫米波传感器模块、第一超声波雷达传感器模块均与电路板衬底上的过渡层连接，所述霍尔磁传感器模块、第一毫米波传感器模块、第一超声波雷达传感器模块之间用金属隔离层和介电隔离层隔离，所述第一毫米波传感器模块上有供毫米波透射的窗口穿过所述介电隔离层，所述超声波雷达传感器模块上有供超声波透射的窗口；

所述人体体内植入式传感器及生物芯片由光电子传感器模块、第二毫米波传感器模块、第二超声波雷达传感器模块构成，所述光电子传感器模块、第二毫米波传感器模块、第二超声波雷达传感器模块均与电路板衬底上的过渡层连接，所述光电子传感器模块、第二毫米波传感器模块、第二超声波雷达传感器模块之间用金属隔离层和介电隔离层隔离，所述光电子传感器模块上有光学窗口穿过所述介电隔离层，所述第二毫米波传感器模块上有供毫米波透射的窗口，所述第二超声波雷达传感器上有供超声波透射的窗口。

优选的，所述人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片用于采集人体生理活动信息，并将所述人体生理活动信息发送给所述智能化人机互动学习系统；其中，

所述人体生理活动信息包括血压、脉搏、血氧饱和度、血流速度、温度与湿度、人体电波、人体生化，人体经络信息等。

优选的，所述人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片采集人体经络信息，需要预先在人体经络服上对应穴位植入人体体内植入式传感器及生物芯片；其中，

所述穴位包括：手太阴肺经、手少阴心经、手厥阴心包经、手阳明大肠经、手太阳小肠经、手少阳三焦经、足阳明胃经、足太阳膀胱经、足少阳胆经、足太阴脾经、足少阴肾经、足厥阴肝经其中一个或多个结合。

优选的，所述智能化数据库系统包括：

云端数据库模块，用于在网络联通时自动根据用户下达的指令从网络云端检索用户所需求的知识数据信息，并将其存储在教育仪内部；

专业知识数据库模块，用于存储专业的知识数据，所述专业的知识数据具体包括天文、历史、地理、人文、数学、物理、化学、生物、医学、电子类的专业知识数据；

教育仪专用数据库模块，用于存储教育仪内预先用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的特殊知识数据；

人机互动数据库模块，用于存储教育仪内预先用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的人机交互数据和人体生理活动信息。

优选的，所述智能化显示系统包括：

数字全息摄影模块，通过对相干光的干涉与衍射信号进行数字化处理，产生并收集存储数字全息摄影信号；

智能投影模块，用于将数字全息摄影信号通过在三维成像的点与面上融合形成三维影像，供用户进行学习工作；

VR三维成像模块，用于在教育仪无线连接穿戴式VR设备时，将教育仪内预先存储的用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的特殊学习数据和人机交互数据通过VR设备进行投影显示。

优选的，所述数字全息摄影模块通过所述智能化检测系统上第一毫米波传感器模块、第二毫米波传感器模块采集的回波和本振信号进行相干处理获得人体的数字全息摄影信号，具体步骤如下：

步骤1、通过第一毫米波传感器模块、第二毫米波传感器模块发射毫米波宽带相干信号经过三维空间上的目标点

散射后的回波信号由毫米波二维接收平面上的接收点阵接收；其中，所述目标点

散射产生的回波信号为球面波，球面波可以表示成空间各方向上的平面波的叠加，其表达式为：

式中，

表示波数为b的球面信号，r为目标点

与接收点的距离，i为虚数，X,Y为接收点在毫米波二维接收平面上的坐标参数，R为毫米波二维接收平面与目标点

之间的最短距离，

、

、

分别为球面波在空间坐标系中x轴、y轴、z轴方向上的波数；

步骤2、将所述回波信号和本振信号进行混频得到零中频信号，根据零中频信号可得到成像点，所述零中频信号的成像点的表达式为：

式中,

为零中频信号的成像点，

为接收点与目标点的连线和二维接收平面之间的夹角，

为目标像点成像的坐标。

步骤3、令

表示目标几何特征函数的傅里叶变化；

得到

，将其进行傅里叶逆变换得到

式中IFT表示对公式进行傅里叶逆变换，FT表示对公式进行傅里叶变换；

将

目标像点成像的坐标作为人体的数字全息摄影信号。

优选的，所述智能化人机互动学习系统包括：

述求分析模块，用于获取参与学习的个人或团体的学习述求，并根据学习述求从所述智能化数据库系统提取数据；

人体生理分析模块，用于将所述人体生理活动信息与预设的人体生理活动信息正常范围进行对比，筛选出所有不属于预设的人体生理活动信息正常范围内的异常信息，并将之显示给用户；

人体心理分析模块，用于对用户所有不属于预设的人体生理活动信息正常范围内的异常信息进行深层次分析，从而判断用户的心理情绪；

学习计划定制模块，根据所述用户的心理情绪，倾向选择能够使用户产生学习兴趣的知识内容和学习方式。

优选的，所述述求分析模块可以对参与学习的个人或团体所输入的文字信息或音频信息进行述求分析；其中，

对文字信息进行诉求分析，即获取用户在所述智能化便携式教育仪上输入的相关字符，通过查找关键字的方式在所述智能化数据库系统中进行查找分析；

对音频信息进行述求分析，即对用户所输入的音频进行识别得到字符类识别结果，再将字符类识别结果在所述智能化数据库系统中进行关键字查找分析，或直接将用户输入的音频在所述智能化数据库系统中进行匹配查找分析。

优选的，所述对所述用户的异常信息进行深层次分析，从而判断用户的心理情绪，包括：

预先对多种人体生理活动信息的异常偏离程度进行划分，并对每个异常偏离程度绑定多个预设的情绪权重值；

将用户同一时间内所有的异常信息进行分离；

确定每种异常信息的异常偏离程度及对应的多个预设的情绪权重值；

将所有异常信息此时的多个情绪权重值进行累加，得到用户此时的情绪分布情况；

根据用户此时的情绪分布情况，选出权重值排名前三的三个权重值所对应的情绪；

根据所述权重值排名前三的三个权重值所对应的情绪，确定用户的真实情绪。

优选的，所述中央控制处理系统，还由量子信号接收与发射模块、量子计算与量子信息处理模块、量子信息存储模块、量子信息传输与控制模块、功率模块和辅助功能模块构成；其中，

所述量子信号接收与发射模块、量子计算与量子信息处理模块、量子信息存储模块、量子信息传输与控制模块、功率模块和辅助功能模块中均包括量子器件和超晶格器件；

所述中央控制处理系统所接收，处理与存储的信息都通过量子信号接收与发射模块与云端系统进行数据信息交换。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种智能化便携式教育仪的结构示意图；

图2为本发明实施例中人体外传感器及生物芯片结构示意图；

图3为本发明实施例中人体体内植入式传感器及生物芯片结构示意图；

图4为本发明实施例中智能化检测系统结构示意图；

图5为本发明实施例中智能化数据库系统结构示意图；

图6为本发明实施例中人体生理、心理及经络检测与反馈方法示意图；

图7为本发明实施例中中央控制处理系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的一种智能化便携式教育仪，如图1所示，包括：

智能化检测系统，用于对用户人体进行信号检测，得到不同种类的人体生理活动信息；

智能化数据库系统，用于存储知识数据、交互数据及所述人体生理活动信息；

智能化显示系统，用于将所述知识数据、所述交互数据及所述人体生理活动信息进行影像投射；

智能化人机互动学习系统，用于根据用户输入的指令和所述人体生理活动信息，提供合适的学习内容和学习方法；

中央控制处理系统，用于对数据及用户的指令进行分析处理，并对所述智能化检测系统、智能化数据库系统、智能化显示系统、智能化人机互动学习系统进行调动。

上述技术方案的工作原理为：利用智能化检测系统对用户人体进行全方位的信号检测得到不同种类的人体生理活动信息，其中包含了对音频信息的检测、人体各个部位的温度与湿度的检测，对用户的血压、脉搏、血液流动速率、血氧饱和度进行检测，对用户的脑电波、心电波、人体经络进行检测，得到的各个方面的用户人体生理活动信息。所有的用户的人体生理活动信息都存储到智能化数据库系统中，除此之外，智能化数据库系统还存储有用于用户学习的知识数据、用于进行人机交互的交互数据。通过智能化显示系统，将所存储的人体生理活动信息和知识数据、交互数据进行智能化显示。通过智能化人机互动学习系统，不仅能够通过用户输入的指令完成知识数据的搜索工作，还能够通过对用户的人体生理活动信息进行分析，判断出用户对知识数据的感兴趣程度和知识吸收程度，从而选出用户感兴趣的知识数据，提高用户的学习效率，同时能够根据知识的吸收程度，为用户选择一种高效率的学习方式。

上述技术方案的有益效果为：通过对用户人体生理活动信息的收集，从而根据所收集的人体生理活动信息分析出用户的基本情绪状态，从而有效判断用户对所学知识的感兴趣程度。通过智能化人机互动学习，将用户每一个学习阶段的学习情况进行考核分析，判断该学习阶段内用户的知识吸收程度，筛选出知识吸收程度高的几个学习阶段，从而根据这几个学习阶段内所用到的学习方式的共性，选择高效率的学习方式。本设备体积小、质量轻、内容丰富齐全、人机交互智能化，能够满足不同年龄段的人在学校、家中、外出或旅行时进行关于各种知识的高效率的智能化的学习。

在一个优选实施例中，如图2所示，所述智能化检测系统包括人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片；其中，

所述人体外传感器及生物芯片由霍尔磁传感器模块、第一毫米波传感器模块、第一超声波雷达传感器模块构成，所述霍尔磁传感器模块、第一毫米波传感器模块、第一超声波雷达传感器模块均与电路板衬底上的过渡层连接，所述霍尔磁传感器模块、第一毫米波传感器模块、第一超声波雷达传感器模块之间用金属隔离层和介电隔离层隔离，所述第一毫米波传感器模块上有供毫米波透射的窗口穿过所述介电隔离层，所述超声波雷达传感器模块上有供超声波透射的窗口；

所述人体体内植入式传感器及生物芯片由光电子传感器模块、第二毫米波传感器模块、第二超声波雷达传感器模块构成，所述光电子传感器模块、第二毫米波传感器模块、第二超声波雷达传感器模块均与电路板衬底上的过渡层连接，所述光电子传感器模块、第二毫米波传感器模块、第二超声波雷达传感器模块之间用金属隔离层和介电隔离层隔离，所述光电子传感器模块上有光学窗口穿过所述介电隔离层，所述第二毫米波传感器模块上有供毫米波透射的窗口，所述第二超声波雷达传感器上有供超声波透射的窗口。

上述技术方案的工作原理为：通过人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片分别对人体内外的人体生理活动信息进行检测，两种芯片上安装有霍尔磁传感器、光电子传感器、毫米波传感器、超声波雷达传感器、生物电子传感器、温度传感器、湿度传感器等等，可检测用户的人体生理活动信息。其中的传感器芯片可以使用超晶格材料制成。

上述技术方案的有益效果为：通过对用户人体内外的各项生理活动信息的全面检测，能够全面反映用户的身体变化情况，一方面可用于分析用户的情绪波动情况，另一方面能够实时检测用户的身体健康情况。

在一个优选实施例中，所述人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片用于采集人体生理活动信息，并将所述人体生理活动信息发送给所述智能化人机互动学习系统；其中，

所述人体生理活动信息包括血压、脉搏、血氧饱和度、血流速度、温度与湿度、人体电波、人体经络信息。

上述技术方案的工作原理为：通过人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片采集人体生理活动信息，包括血压、脉搏、血氧饱和度、血流速度、温度与湿度、人体电波、人体生化，人体经络等信息，并将这些信息通过无线通信的方式发送给所述智能化人机互动学习系统作为用户学习时对所学内容的反应，最后将采集的各项信息与数据通过无线通信的方式发送给外部设备。

上述技术方案的有益效果为：利用超晶格材料制成的人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片细微的特点，极大地降低了电路的体积大小，一方面降低了芯片植入的难度，另一方面降低了佩戴时对日常生活的影响程度。通过各种传感器对音频信息、人体各个部位的温度与湿度、血压、脉搏、血液流动速率、血氧饱和度、脑电波、心电波、人体生化、人体经络信息的全面检测，利于通过全面检测的信息对用户的整体情况进行较为全方面的分析。

在一个优选实施例中，所述人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片采集人体经络信息，需要预先在人体经络服上对应穴位植入人体体内植入式传感器及生物芯片；其中，

所述穴位包括：手太阴肺经、手少阴心经、手厥阴心包经、手阳明大肠经、手太阳小肠经、手少阳三焦经、足阳明胃经、足太阳膀胱经、足少阳胆经、足太阴脾经、足少阴肾经、足厥阴肝经其中一个或多个结合。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：预先在人体经络服上对应穴位植入人体体内植入式传感器及生物芯片，具体穴位包括手太阴肺经、手少阴心经、手厥阴心包经、手阳明大肠经、手太阳小肠经、手少阳三焦经、足阳明胃经、足太阳膀胱经、足少阳胆经、足太阴脾经、足少阴肾经、足厥阴肝经其中一个或多个结合。能够对用户的这些穴位进行实时检测，从而通过中医的手段对用户的身体健康状况进行反馈。

在一个优选实施例中，所述智能化数据库系统包括：

云端数据库模块，用于在网络联通时自动根据用户下达的指令从网络云端检索用户所需求的知识数据信息，并将其存储在教育仪内部；

专业知识数据库模块，用于存储专业的知识数据，所述专业的知识数据具体包括天文、历史、地理、人文、数学、物理、化学、生物、医学、电子类的专业知识数据；

教育仪专用数据库模块，用于存储教育仪内预先用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的特殊知识数据；

人机互动数据库模块，用于存储教育仪内预先用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的人机交互数据和所述人体生理活动信息。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：利用云端数据库模块可查找本地其他数据库模块内没有的知识空缺，将查找出的知识数据供用户选择后将用户选定的知识数据保存到本地其他数据库模块内，实现对本地知识数据的内容的扩充和补缺。通过专业知识数据库模块，存储根据专业分类的专业知识数据，以满足用户对某一个专业内容进行全面的学习，并提供给用户多套完整的学习方案，用户可以根据提供的学习方案进行循序渐进的深入学习。通过教育仪专用数据库模块，存储教育仪的程序及系统信息和教育仪所产生的一些日志文件，并存储着一些教育仪内专有的用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的特殊知识数据。人机互动数据库模块，存储着一些通过教育仪从用户身上采集的人体生理活动信息和根据人体生理活动信息所分析出来的用户情绪状况信息、用户身体状况信息等经处理后得到的信息。通过数据库分类，能够方便对信息进行管理。

在一个优选实施例中，所述智能化显示系统包括：

数字全息摄影模块，通过对相干光的干涉与衍射信号进行数字化处理，产生并收集存储数字全息摄影信号；

智能投影模块，用于将数字全息摄影信号通过在三维成像的点与面上融合形成三维影像，供用户进行学习工作；

VR三维成像模块，用于在教育仪无线连接穿戴式VR设备时，将教育仪内预先存储的用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的特殊学习数据和人机交互数据通过VR设备进行投影显示。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过数字全息摄影模块对相干光的干涉与衍射信号进行数字化处理，产生并收集存储数字全息摄影信号，教育仪上自带的投影设备将数字全息摄影信号通过在三维成像的点与面上融合形成三维影像，供用户进行学习工作，通过教育仪无线连接VR设备，将预先存储的用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的特殊学习数据和人机交互数据通过VR设备显示，用户在戴上VR设备后能够身临其境地进行学习，从而极大地提高用户的学习效率。

在一个优选实施例中，所述数字全息摄影模块通过所述智能化检测系统上第一毫米波传感器模块、第二毫米波传感器模块采集的回波和本振信号进行相干处理获得人体的数字全息摄影信号，具体步骤如下：

步骤1、通过第一毫米波传感器模块、第二毫米波传感器模块发射毫米波宽带相干信号经过三维空间上的目标点

散射后的回波信号由毫米波二维接收平面上的接收点阵接收；其中，所述目标点

散射产生的回波信号为球面波，球面波可以表示成空间各方向上的平面波的叠加，其表达式为：

式中，

表示波数为b的球面信号，r为目标点

与接收点的距离，i为虚数，X,Y为接收点在毫米波二维接收平面上的坐标参数，R为毫米波二维接收平面与目标点

之间的最短距离，

、

、

分别为球面波在空间坐标系中x轴、y轴、z轴方向上的波数；

步骤2、将所述回波信号和本振信号进行混频得到零中频信号，根据零中频信号可得到成像点，所述零中频信号的成像点的表达式为：

式中,

为零中频信号的成像点，

为接收点与目标点的连线和二维接收平面之间的夹角，

为目标像点成像的坐标。

步骤3、令

表示目标几何特征函数的傅里叶变化；

得到

，将其进行傅里叶逆变换得到

式中IFT表示对公式进行傅里叶逆变换，FT表示对公式进行傅里叶变换；

将

目标像点成像的坐标作为人体的数字全息摄影信号。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：数字全息摄影模块通过智能化检测系统上第一毫米波传感器模块、第二毫米波传感器模块采集的回波和本振信号进行相干处理获得人体的数字全息摄影信号，利用毫米波传感器对人体的检测结果，计算出人体的三维全息摄影信号。实现对人体各方面的全面检测，便于用户直观地对自身的情况进行了解。

在一个优选实施例中，所述智能化人机互动学习系统包括：

述求分析模块，用于获取参与学习的个人或团体的学习述求，并根据学习述求从所述智能化数据库系统提取数据；

人体生理分析模块，用于将所述人体生理活动信息与预设的人体生理活动信息正常范围进行对比，筛选出所有不属于预设的人体生理活动信息正常范围内的异常信息，并将之显示给用户；

人体心理分析模块，用于对用户所有不属于预设的人体生理活动信息正常范围内的异常信息进行深层次分析，从而判断用户的心理情绪；

学习计划定制模块，根据所述用户的心理情绪，倾向选择能够使用户产生学习兴趣的知识内容和学习方式。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：人体的生理活动信息从很大程度上能够反映人的情绪情况，根据这一原理，预先对各项人体生理活动信息预设人体生理活动信息正常范围，将各项人体生理活动信息与人体生理活动信息正常范围进行对比，得出异常的所述人体生理活动信息即异常信息，将异常信息进行分析过后确定用户的心理情绪变化情况。在确定用户的情绪情况后，通过用户在学习时的情绪变化来选择用户感兴趣的知识内容和学习方式，从而大幅度提高用户学习的积极性。

在一个优选实施例中，所述述求分析模块可以对参与学习的个人或团体所输入的文字信息或音频信息进行述求分析；其中，

对文字信息进行诉求分析，即获取用户在所述智能化便携式教育仪上输入的相关字符，通过查找关键字的方式在所述智能化数据库系统中进行查找分析；

对音频信息进行述求分析，即对用户所输入的音频进行识别得到字符类识别结果，再将字符类识别结果在所述智能化数据库系统中进行关键字查找分析，或直接将用户输入的音频在所述智能化数据库系统中进行匹配查找分析。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过参与学习的个人或团体所输入的文字信息进行述求分析，将输入的相关字符进行关键字查找，得到用户需要的知识数据，通过参与学习的个人或团体所输入的音频信息进行述求分析，将输入的音频在所述智能化数据库系统中进行匹配查找分析，得到用户需要的知识数据，提供了多种的知识查找方式。

在一个优选实施例中，所述对所述用户的异常信息进行深层次分析，从而判断用户的心理情绪，包括：

预先对多种人体生理活动信息的异常偏离程度进行划分，并对每个异常偏离程度绑定多个预设的情绪权重值；

将用户同一时间内所有的异常信息进行分离；

确定每种异常信息的异常偏离程度及对应的多个预设的情绪权重值；

将所有异常信息此时的多个情绪权重值进行累加，得到用户此时的情绪分布情况；

根据用户此时的情绪分布情况，选出权重值排名前三的三个权重值所对应的情绪；

根据所述权重值排名前三的三个权重值所对应的情绪，确定用户的真实情绪。

上述技术方案的工作原理为：例如，预先对血液流动速度进行异常偏离程度划分，划分为异常偏离一级、异常偏离二级、异常偏离三级，并为血液流动速度异常偏离一级绑定情绪权重值紧张+5、开心+3、难过-2、…，预先对血压进行异常偏离程度划分，划分为异常偏离一级、异常偏离二级、异常偏离三级，并为血压异常偏离二级绑定情绪权重值紧张+2、开心+0、难过+2、…,当确认用户的血液流动速度信息为异常信息并且偏离程度为异常偏离一级同时用户血压信息为异常信息且偏离程度为异常偏离二级，其他的人体生理活动信息表示为正常时，则将所有异常信息此时的偏离程度所绑定的所述多个情绪权重值进行累加得到最终的累加结果紧张+7、开心+3、难过0、…,累加结果反映用户同一时刻内的情绪分布情况，将权重值排名较高的几个情绪进行综合考虑分析，得到用户真实的情绪。若上述的累加结果紧张+7、开心+3、难过0的权重值为最高，即用户此时处于即紧张又开心的情绪。

上述技术方案的有益效果为：对多种人体生理活动情况进行全面的权重加点分析，能够避免数值的偶然性，计算方法科学有效，能够较为准确地反映用户的真实情绪。

在一个优选实施例中，所述中央控制处理系统，还由量子信号接收与发射模块、量子计算与量子信息处理模块、量子信息存储模块、量子信息传输与控制模块、功率模块和辅助功能模块构成；其中，

所述量子信号接收与发射模块、量子计算与量子信息处理模块、量子信息存储模块、量子信息传输与控制模块、功率模块和辅助功能模块中均包括量子器件和超晶格器件；

所述中央控制处理系统所接收，处理与存储的信息都通过量子信号接收与发射模块与云端系统进行数据信息交换。

其中，如图7，所述量子信号接收与发射模块分别与所述量子计算与量子信息处理模块和量子信息传输与控制模块进行电连接；所述量子计算与量子信息处理模块分别与量子信息存储模块和功率模块进行电连接；所述量子信息存储模块与所述辅助功能模块进行电连接；所述功率模块分别与所述量子信息传输与控制模块和辅助功能模块进行电连接。量子信号接收与发射模块、量子计算及量子信息处理模块、量子信息存储模块以及量子信息传输与控制模块之间均可通过光波导与微波波导来传输光信号和电信号（具体包括射频与微波信号等）。具体的，在量子信号接收与发射模块和量子计算与量子信息处理模块之间、量子计算与量子信息处理模块和量子信息存储模块之间、以及量子信号接收与发射模块和量子信息传输与控制模块之间均开设有光波导通道与微波波导通道，光波导通道与微波波导通道用于模块之间的光电信息传递或转换。在量子信号接收与发射模块、量子计算及量子信息处理模块、量子信息存储模块外部用金属隔离层填充隔离，在量子信息传输与控制模块、功率模块和辅助功能模块及用金属隔离层填充隔离后的量子信号接收与发射模块、量子计算及量子信息处理模块、量子信息存储模块外部和光波导通道与微波波导通道以外的地方再用介电隔离层填充隔离。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：中央控制处理系统通过其中的量子信号接收与发射模块与云端系统进行量子通信从而实现数据信息交换，通过量子计算与量子信息处理模块进行量子信息计算实现对数据信息的高速处理，通过量子信息存储模块，实现对量子类型的数据信息的存储，通过功率模块和辅助功能模块实现对光信号或微波信号的调制与解调、信号放大与缩小等相关工作，通过量子信息传输与控制模块实现对量子信号在中央控制处理系统内部的传输。通过上述的技术方案，极大地提高了对数据信号进行处理、计算、传输工作的效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种智能化便携式教育仪，其特征在于，包括：

智能化检测系统，用于对用户人体进行信号检测，得到不同种类的人体生理活动信息；

智能化数据库系统，用于存储知识数据、交互数据及所述人体生理活动信息；

智能化显示系统，用于将所述知识数据、所述交互数据及所述人体生理活动信息进行影像投射；

智能化人机互动学习系统，用于根据用户输入的指令和所述人体生理活动信息，提供合适的学习内容和学习方法；

中央控制处理系统，用于对数据及用户的指令进行分析处理，并对所述智能化检测系统、智能化数据库系统、智能化显示系统、智能化人机互动学习系统进行调动；

所述智能化人机互动学习系统包括：

述求分析模块，用于获取参与学习的个人或团体的学习述求，并根据学习述求从所述智能化数据库系统提取数据；

人体生理分析模块，用于将所述人体生理活动信息与预设的人体生理活动信息正常范围进行对比，筛选出所有不属于预设的人体生理活动信息正常范围内的异常信息，并将之显示给用户；

人体心理分析模块，用于对用户所有不属于预设的人体生理活动信息正常范围内的异常信息进行深层次分析，从而判断用户的心理情绪；

学习计划定制模块，根据所述用户的心理情绪，倾向选择能够使用户产生学习兴趣的知识内容和学习方式；

所述对所述用户的异常信息进行深层次分析，从而判断用户的心理情绪，包括：

预先对多种人体生理活动信息的异常偏离程度进行划分，并对每个异常偏离程度绑定多个预设的情绪权重值；

将用户同一时间内所有的异常信息进行分离；

确定每种异常信息的异常偏离程度及对应的多个预设的情绪权重值；

将所有异常信息此时的多个情绪权重值进行累加，得到用户此时的情绪分布情况；

根据用户此时的情绪分布情况，选出权重值排名前三的三个权重值所对应的情绪；

根据所述权重值排名前三的三个权重值所对应的情绪，确定用户的真实情绪；

所述中央控制处理系统，还由量子信号接收与发射模块、量子计算与量子信息处理模块、量子信息存储模块、量子信息传输与控制模块、功率模块和辅助功能模块构成；其中，

所述量子信号接收与发射模块、量子计算与量子信息处理模块、量子信息存储模块、量子信息传输与控制模块、功率模块和辅助功能模块中均包括量子器件和超晶格器件；

所述中央控制处理系统所接收，处理与存储的信息都通过量子信号接收与发射模块与云端系统进行数据信息交换；

所述述求分析模块可以对参与学习的个人或团体所输入的文字信息或音频信息进行述求分析；其中，

对文字信息进行述求 分析，即获取用户在所述智能化便携式教育仪上输入的相关字符，通过查找关键字的方式在所述智能化数据库系统中进行查找分析；

对音频信息进行述求分析，即对用户所输入的音频进行识别得到字符类识别结果，再将字符类识别结果在所述智能化数据库系统中进行关键字查找分析，或直接将用户输入的音频在所述智能化数据库系统中进行匹配查找分析；

所述智能化检测系统包括人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片；其中，

所述人体外传感器及生物芯片由霍尔磁传感器模块、第一毫米波传感器模块、第一超声波雷达传感器模块构成，所述霍尔磁传感器模块、第一毫米波传感器模块、第一超声波雷达传感器模块均与电路板衬底上的过渡层连接，所述霍尔磁传感器模块、第一毫米波传感器模块、第一超声波雷达传感器模块之间用金属隔离层和介电隔离层隔离，所述第一毫米波传感器模块上有供毫米波透射的窗口穿过所述介电隔离层，所述超声波雷达传感器模块上有供超声波透射的窗口；

所述人体体内植入式传感器及生物芯片由光电子传感器模块、第二毫米波传感器模块、第二超声波雷达传感器模块构成，所述光电子传感器模块、第二毫米波传感器模块、第二超声波雷达传感器模块均与电路板衬底上的过渡层连接，所述光电子传感器模块、第二毫米波传感器模块、第二超声波雷达传感器模块之间用金属隔离层和介电隔离层隔离，所述光电子传感器模块上有光学窗口穿过所述介电隔离层，所述第二毫米波传感器模块上有供毫米波透射的窗口，所述第二超声波雷达传感器上有供超声波透射的窗口；

所述人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片用于采集人体生理活动信息，并将所述人体生理活动信息发送给所述智能化人机互动学习系统；其中，

所述人体生理活动信息包括血压、脉搏、血氧饱和度、血流速度、温度与湿度、人体电波、人体生化，人体经络信息。

2.根据权利要求1所述的一种智能化便携式教育仪，其特征在于，所述人体外传感器及生物芯片和人体体内植入式传感器及生物芯片采集人体经络信息，需要预先在人体经络服上对应穴位植入人体体内植入式传感器及生物芯片；其中，

所述穴位包括：手太阴肺经、手少阴心经、手厥阴心包经、手阳明大肠经、手太阳小肠经、手少阳三焦经、足阳明胃经、足太阳膀胱经、足少阳胆经、足太阴脾经、足少阴肾经、足厥阴肝经其中一个或多个结合。

3.根据权利要求1所述的一种智能化便携式教育仪，其特征在于，所述智能化数据库系统包括：

云端数据库模块，用于在网络联通时自动根据用户下达的指令从网络云端检索用户所需求的知识数据信息，并将其存储在教育仪内部；

专业知识数据库模块，用于存储专业的知识数据，所述专业的知识数据具体包括天文、历史、地理、人文、数学、物理、化学、生物、医学、电子类的专业知识数据；

教育仪专用数据库模块，用于存储教育仪内预先用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的特殊知识数据；

人机互动数据库模块，用于存储教育仪内预先用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的人机交互数据和人体生理活动信息。

4.根据权利要求1所述的一种智能化便携式教育仪，其特征在于，所述智能化显示系统包括：

数字全息摄影模块，通过对相干光的干涉与衍射信号进行数字化处理，产生并收集存储数字全息摄影信号；

智能投影模块，用于将数字全息摄影信号通过在三维成像的点与面上融合形成三维影像，供用户进行学习工作；

VR三维成像模块，用于在教育仪无线连接穿戴式VR设备时，将教育仪内预先存储的用三维立体全息摄影及3D影像技术制作的特殊学习数据和人机交互数据通过VR设备进行投影显示。

5.根据权利要求4所述的一种智能化便携式教育仪，其特征在于，所述数字全息摄影模块通过所述智能化检测系统上第一毫米波传感器模块、第二毫米波传感器模块采集的回波和本振信号进行相干处理获得人体的数字全息摄影信号，具体步骤如下：

步骤1、通过第一毫米波传感器模块、第二毫米波传感器模块发射毫米波宽带相干信号经过

三维空间上的目标点

散射后的回波信号由毫米波二维接收平面上的接收点阵接收；其中，所述目标点

散射产生的回波信号为球面波，球面波可以表示成空间各方向上的平面波的叠加，其表达式为：

式中，

表示波数为b的球面信号，r为目标点

与接收点的距离，i为虚数，X,Y为接收点在毫米波二维接收平面上的坐标参数，R为毫米波二维接收平面与目标点

之间的最短距离，

、

、

分别为球面波在空间坐标系中x轴、y轴、z轴方向上的波数；

步骤2、将所述回波信号和本振信号进行混频得到零中频信号，根据零中频信号可得到成像点，所述零中频信号的成像点的表达式为：

式中,

为零中频信号的成像点，

为接收点与目标点的连线和二维接收平面之间的夹角，

为目标像点成像的坐标；

步骤3、令

表示目标几何特征函数的傅里叶变化；

得到

，将其进行傅里叶逆变换得到

式中IFT表示对公式进行傅里叶逆变换，FT表示对公式进行傅里叶变换；

将

目标像点成像的坐标作为人体的数字全息摄影信号。

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