CN220357249U - 一种步行测距系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及训练康复技术领域，公开了一种步行测距系统。其中，该系统包括：基站，包括第一UWB模块和第一通信模块；遥测监护设备，包括第二UWB模块和第二通信模块，第一UWB模块与第二UWB模块通信连接，第一通信模块与第二通信模块通信连接，以对基站和遥测监护设备之间的距离测算信息进行交互；指引标识，用于指引目标对象佩戴遥测监护设备按照指引标识步行运动。通过实施本技术方案，减少了设备使用量，节省了成本，且部署简单，降低了对于搭建环境的要求，同时提高了步行测距的精度。

Description

一种步行测距系统

技术领域

本实用新型涉及训练康复技术领域，具体涉及一种步行测距系统。

背景技术

6分钟步行测距(6MWT)是一项简便、易行、安全、可重复的客观评价心肺功能及严重度的方法，医生可以通过患者对不同运动量的耐受性、生理反应和代谢指数为患者提供相应的康复训练方式。

目前的6MWT主要包括人工测量、蓝牙定位的自动测量以及蓝牙定点标记的自动测量等方式。然而，人工测量的距离测算完全依赖医护人员实时记录，容易造成较大的人为误差或导致重新测量，不仅浪费人力，而且效率低；尽管基于蓝牙实现的自动测量能够避免对于医护人员的依赖，但是其主要是通过蓝牙接收广播信号强度的方式测距从而进行定位推算，需要设置多个蓝牙基站以确定多个蓝牙坐标，存在成本高、布置复杂、测距易受干扰等缺点。由此，如何有效、快速的实现步行测距亟待解决。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种步行测距系统，以解决难以有效、快速实现步行测距的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种步行测距系统，包括：基站，包括第一UWB模块和第一通信模块；遥测监护设备，包括第二UWB模块和第二通信模块；所述第一UWB模块与所述第二UWB模块通信连接，所述第一通信模块与所述第二通信模块通信连接，以对所述基站和所述遥测监护设备之间的距离测算信息进行交互；指引标识，用于指引目标对象佩戴所述遥测监护设备按照所述指引标识运动。

本实施例提供的步行测距系统，通过在基站和遥测监护设备中设置UWB模块，基于UWB技术确定目标对象佩戴遥测监护设备所行走的距离。该系统基于UWB技术实现了步行测距试验的自动测量，节省了人力。相较于设置多个蓝牙基站而言，该系统中的设备使用量较少，节省了成本，且部署简单，降低了对于搭建环境的要求。同时，该系统基于UWB技术穿透能力强、抗多路径干扰强等特点，提高了步行测距的精度。

结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述指引标识包括：行走起点标识；行走折返点标识，与所述行走起点标识间隔设置；所述目标对象佩戴所述遥测监护设备在所述行走起点标识与所述行走折返点标识之间往返运动。

本实施例提供的步行测距系统，通过设置行走起点标识以及行走折返点标识，便于根据地面长度灵活设定目标对象的行走路线。

结合第一方面，在第一方面的第二实施方式中，所述遥测监护设备为可穿戴式监护设备。

本实施例提供的步行测距系统，通过设置可穿戴式监护设备便于目标对象携带移动。

结合第一方面第二实施方式，在第一方面的第三实施方式中，所述可穿戴式监护设备为背带式监护仪、手环式监护仪、工牌式监护仪、标签卡式监护仪中的任意一种或多种。

本实施例提供的步行测距系统，支持多种形式的可穿戴式监护设备，提高了可穿戴式监护设备的应用灵活性。

结合第一方面或第一方面第一实施方式至第三实施方式中的任一实施方式，在第一方面的第四实施方式中，所述遥测监护设备包括显示界面，所述显示界面用于显示生理参数和/或所述目标对象的步行距离。

本实施例提供的步行测距系统，遥测监护设备上设置有显示界面，该显示界面能够显示生理参数和/或步行距离，便于医护人员直观了解目标对象在步行试验状态。

结合第一方面第四实施方式，在第一方面的第五实施方式中，所述显示界面还用于显示开始提示信息和/或计时信息，所述遥测监护设备还包括：触控件，所述触控件用于启动所述遥测监护设备的运动开始计时。

本实施例提供的步行测距系统，遥测监护设备在接收到基站信号后，可以在显示界面上显示开始提示信息，以提醒用户开始进行测距，用户则可以通过遥测监护设备上设置的触控件进行确认，以启动运动开始计时，并将该计时信息显示在显示界面中，便于用户灵活确认步行开始时间，并能够通过显示界面直观的了解运动时间。

结合第一方面第四实施方式或第五实施方式，在第一方面的第六实施方式中，所述生理参数包括血氧、血压、心率中的一种或多种。

本实施例提供的步行测距系统，通过监测血氧、血压、心率等生理参数，便于对目标对象进行安全有效的保护，以保证步行试验能够安全、稳定的进行。

结合第一方面，在第一方面的第七实施方式中，所述第一通信模块为Wifi通信模块或Sub-1G通信模块；所述第二通信模块为Wifi通信模块或Sub-1G通信模块。

本实施例提供的步行测距系统，通过设置Wifi通信或Sub-1G通信模块以实现针对于目标对象的监护参数的实时传输。

结合第一方面，在第一方面的第八实施方式中，所述步行测距系统还包括：中央处理站，与所述基站之间通信连接，用于显示所述目标对象的步行距离和/或生理参数。

结合第一方面第八实施方式，在第一方面的第九实施方式中，所述基站和所述中央处理站上设置有通信接口，所述通信接口用于接入网线或无线，所述基站与所述中央处理站之间通过网线连接，或无线连接。

本实施例提供的步行测距系统，基站能够将生理参数和/或步行距离通过网线传输到中央处理站，以在中央处理站进行显示，便于医护人员通过中央处理站观察和调取各个目标对象的相应数据。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中步行测距系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的6分钟步行测距的测量示意图；

图3是本实用新型实施例的目标对象移动的测量示意图；

图4是本实用新型实施例中的步行测距系统的另一结构示意图；

图5是本实用新型实施例中的数据传输示意图；

图6是本实用新型实施例提供的中央处理站的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

6分钟步行测距(6MWT)是一项简便、易行、安全、可重复的客观评价心肺功能及严重度的方法，医生可以通过患者对不同运动量的耐受性、生理反应和代谢指数为患者提供相应的康复训练方式。目前的6MWT主要包括人工测量、蓝牙定位的自动测量以及蓝牙定点标记的自动测量等方式。

其中，人工测量是在医院的走廊地面贴上里程标尺，该里程标尺每隔几米或十几米就会有一个刻度值，目标对象(即病人)沿着这个标尺路线上行走，同时医护人员在旁伴随行走，同步人工记录时间和距离。这种方法不仅浪费人力，而且距离的计算完全依赖医护人员实时记录，容易造成较大的人为误差或导致重新测量，效率低。

其中，蓝牙定位的自动测量采用的是蓝牙室内测距或定位方案，院内布置蓝牙定位基站，目标对象(即病人)身上佩戴蓝牙定位标签，移动时，蓝牙基站能计算出来目标对象的移动轨迹，从而计算得到最终6分钟步行路程。这种方法需要布置三个或以上蓝牙基站，并且需要设定坐标，布置繁琐，多个基站成本高，测量的原理为通过蓝牙接收广播信号强度的方式测距从而进行定位推算，蓝牙测距的精度低，且易受干扰。

其中，蓝牙定点标记的自动测量通过在地面间隔布置蓝牙信标，蓝牙信标会自动间隔发送广播信号，目标对象(即病人)身上佩戴具有蓝牙功能的设备，移动过程中，病人会依次经过各个蓝牙信标，经过每个信标时，病人身上带有蓝牙功能的设备将会检测到蓝牙信标广播信号强度由弱变强，再由强变弱，最靠近时最强，信号强度最强时记录一个路程。这种方式需要多个蓝牙信标，数量取决于走廊长度与间隔距离的长度，如走廊为30米，信标间隔为5米，则需要布置6个蓝牙信标，这种方式同样存在成本高、布置复杂、易受干扰等缺点。

由于基于蓝牙实现的自动侧测量，其普遍测量的误差5～10米，并且容易受到遮挡物干扰，抗多路径干扰能力差，穿透能力差，人体、玻璃、金属等物质都会遮挡信号，引起更大的误差，距离越远，数据波动越大，这种方案对院内走廊的环境要求高。由此，如何有效、快速的实现步行测距亟待解决。

基于此，本发明实施例基于超宽带UWB(Ultra-WideBand)测距技术，使用一个基站与一个标签即可完成步行试验的自动测量，设备使用量较少，节省了成本，且部署简单，降低了对于搭建环境的要求，且UWB测距与定位精度最高能达到10cm，抗干扰与抗多路径反射能力强，大大提高了步行测距的精度。

根据本实用新型实施例，提供了一种步行测距系统的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本实施例中提供了一种步行测距系统，如图1所示，该系统包括：基站1、遥测监护设备2以及指引标识3。

其中，指引标识3设置在地面上，目标对象佩戴遥测监护设备2按照指引标识3在地面上步行运动6分钟。

其中，基站1包括第一UWB模块和第一通信模块。具体地，该第一UWB模块与第一通信模块可以设置在同一板卡上进行电性连接，也可以设置在不同的板卡上，只要保证两者同时设置于基站内即可。

遥测监护设备2包括第二UWB模块和第二通信模块，且第一UWB模块与第二UWB模块之间通信连接，第一UWB通信模块与第二UWB通信模块之间通信连接，以对基站1和遥测监护设备2之间的距离测算信息进行交互，由此能够确定出随着目标对象的移动，基站和遥测监护设备之间的距离变化，如图2所示的L1和图3所示的L2。具体地，该第二UWB模块和第二通信模块可以设置在同一板卡上进行电性连接，也可以设置在不同的板卡上，只要保证两者同时设置于遥测监护设备内即可。

指引标识3可以设置在地面上，也可以设置在墙面上，以使目标对象佩戴遥测监护设备2按照该指引标识进行步行运动。

具体地，基站1为无线基站，其安装在地面所处的环境中，例如走廊天花板上或者走廊墙面上，此处对基站的具体设置位置不做具体限定，只要保证基站1与遥测监护设备2之间的距离处于通信范围内即可。由于目标对象佩戴是遥测监护设备2按照指引标识3进行运动，由此需要基站1与指引标识3的设置位置需满足通信范围。

在行走过程中，目标对象佩戴的遥测监护设备2中的第二UWB模块作为第一UWB模块的标签，以使第一UWB模块能够识别第二UWB模块，并与第二UWB模块进行无线通信，获取遥测监护设备2的实时距离。

如图2和图3所示，基站1所处位置点O1、遥测监护设备2所处位置点O2、遥测监护设备2水平线与基站1垂直线的两者交点O3，上述三点可以构成一个直角三角形。其中，O1与O2之间的连线L201为直角三角形斜边，长度为L1；O1与O3之间的连线L202为直角三角形直角边，长度为H1；O2与O3之间的连线L203也为直角三角形直角边，长度为S1。L204为基站1所处位置点O1与地面之间的高度，该高度为H；L205为遥测监护设备2与地面的高度，该高度为H2。

其中，如图2所示，遥测监护设备2设置在目标对象的腹部位置，该位置大约为人体身高的一半。医护人员可以将人体身高输入至遥测监护设备2，由于人体的身高是确定的，由此遥测监护设备2可以确定出高度H2。基站1的设置位置与地面之间高度H可以预先测量并将其配置在基站1中，由此基站1可以确定出直角边长度H1＝H-H2。

如图5所示，基站1内的第一UWB模块可以与遥测监护设备2内的第二UWB模块进行测距信息交互，由此，基站1可以测量出基站1与遥测监护设备2之间的距离，即长度L1，根据勾股定理即可计算出L203的长度S1为

如图3所示，当目标对象移动时，遥测监护设备2所处位置点发生变化，由O2变化至O2’，此时，基站1与遥测监护设备2之间的距离发生变化，即变为O2’与O1之间的连线L206，长度为L2。此时，O2’与O3之间的连线L207，其长度为S2，同理，根据勾股定理即可计算出L207的长度S2。

综上，O2与O2’之间的连线L208的距离为目标对象的移动距离，即在目标对象移动得到长度S1与长度S2后，即可计算出目标对象的移动距离ΔS₀。由此目标对象在继续走动的时候，即可得到ΔS₁、ΔS₂、ΔS₃…ΔS_n。当6分钟结束后，目标对象所行走的总距离为

本实施例提供的步行测距系统，通过在基站和遥测监护设备中设置UWB模块，基于UWB技术确定目标对象佩戴遥测监护设备所行走的距离。该系统基于UWB技术实现了步行测距试验的自动测量，节省了人力。相较于设置多个蓝牙基站而言，该系统中的设备使用量较少，节省了成本，且部署简单，降低了对于搭建环境的要求。同时，该系统基于UWB技术穿透能力强、抗多路径干扰强等特点，提高了步行测距的精度。

指引标识3所设置地面的长度并不是无限的，且指引标识3与基站1需要满足通信范围限制。作为一个可选的实施方式，此处可以同时设置行走起点标识301与行走折返点标识302，且行走起点标识301与行走折返点标识302间隔一定距离设置，如图4所示。其中，行走起点标识301与行走折返点标识302之间的间隔距离可以设置为15m、20m、30m等，此处对此不作具体限定，可根据地面长度进行确定。

通过设置行走起点标识301与行走折返点标识302，便于根据地面长度灵活设定目标对象的行走路线，以使目标对象佩戴遥测监护设备2在行走起点标识301与行走折返点标识302之间进行往返运动，直至步行运动达到设定时间(例如6分钟)为止。同时，在遥测监护设备2或中央处理站4中设置有相应的行走开始按钮，以用于确定目标对象的行走起始时间，便于确定目标对象的步行运动是否到达指定时间。

作为一个可选的实施方式，遥测监护设备2为可穿戴式监护设备，以便将其固定在目标对象的预设部位(如腹部、手腕等)，由此便于目标对象携带移动，保证了步行测距的稳定性。

作为一个可选的实施方式，该可穿戴式监护设备可以为背带式监护仪，便于将其固定在用户腹部；可以为手环式监护仪，便于将其固定在用户手腕上；还可以为工牌式监护仪、标签卡式监护仪等，便于通过挂带将其挂在用户脖子上等。由于不同的目标对象，其在体型上会存在一定的差异，比如身高差异、胖瘦程度差异等，因此需要保证可穿戴式监护仪具有可调节性。

作为一个可选的实施方式，在该背带式监护仪的背带上设置有调节部件，通过该调节部件调节背带的佩戴长度，以便于适应不同体型的目标对象，同时，最大程度上保证不同体型的目标对象对于遥测监护设备的携带位置一致性。

手环式监护仪的手环带长度可以调节，以便于适应不同体型的目标对象；工牌式监护仪、标签卡式监护仪等挂带可以调节，以便于不同体型的目标对象的携带部位是一致的。

作为一个可选的实施方式，遥测监护设备2设置有显示界面，该显示界面可以显示目标对象在行走过程中的生理参数以及步行距离。

具体地，遥测监护设备2可以实时测量目标对象在行走过程中的生理参数。例如，在目标对象行走时间达到6分钟后，遥测监护设备2可以提醒目标对象停止走动，该提醒可以是语音提醒(例如“行走完成”)，可以是蜂鸣声，可以是体感提醒(例如震动)。目标对象在感知到该提醒后，停止走动，并在显示界面上显示相应的步行距离以及步行过程中的生理参数，便于医护人员直观了解目标对象在步行试验状态。

具体地，生理参数包括血氧、血压、心率中的一种或多种。通过测量生理参数便于对目标对象进行安全有效的保护，以保证步行试验能够安全、稳定的进行。

作为一个可选的实施方式，遥测监护设备2设置有触控件，该触控件可以为机械按键，也可以为触控按钮。当遥测监护设备2接收到测距信号时，其可以激活测距计时。具体地，遥测监护设备2能够根据其接收到的测距信号触发测距开始提示信息，并显示在显示界面上。当用户观察到显示界面中显示的测距开始提示信息时，可以触摸或点击触控件以确认测距开始。相应地，遥测监护设备2可以响应用户对于触控件的操作，启动运动开始计时功能，由此便于用户灵活确认步行开始时间。同时，遥测监护设备2还能够将计时信息展示在显示界面中以便用户通过显示界面直观的了解运动时间。

当然，作为一个可选的实施方式，当遥测监护设备2接收到测距信号时，其还可以自动开启运行计时功能。在一个具体的实施方式中，在遥测监护设备2接收到测距信号时，遥测监护设备2在预设时间(例如5s、8s)后开启，避免用户未准备好便开启自动计时的情况，以最大程度上保证测距结果的有效性。

作为一个可选的实施方式，基站1中的第一通信模块为Wifi通信模块或Sub-1G通信模块；遥测监护设备2中的第二通信模块为Wifi通信模块或Sub-1G通信模块。

如图5所示，遥测监护设备2可以通过其内设置的Wifi通信模块/Sub-1G通信模块与基站1内设置的Wifi通信模块/Sub-1G通信模块进行无线通信。具体地，遥测监护设备2可以将实时测量到的目标对象的血氧、血压、心率等生理参数发送到基站1，基站1则可以实时接收遥测监护设备2上传的生理参数。

作为一个可选的实施方式，如图4所示，该步行测距系统还可以包括中央处理站4，该中央处理站为电脑、笔记本电脑等。基站1可以将其获取到的生理参数及其计算到的步行距离传输至中央处理站进行存储。

具体地，基站1与中央处理站4上均设置有通信接口，通过该通信接口实现基站1与中央处理站4之间的通信连接。

在一些实施方式中，基站1与中央处理站4上均设置有网线接口，通过该网线接口在基站1与中央处理站4之间部署网线，由此实现基站1与中央处理站4之间的网线连接。

在一些实施方式中，基站1与中央处理站4上均设置有无线接口，通过该无线接口实现基站1与中央处理站4之间的无线连接。

继而，基站1可以对其接收到的生理参数以及计算到的步行距离进行合并，并将合并后的数据通过网线传输到中央处理站4进行显示，该数据传输示意图如图5所示。

具体地，如图6所示，该中央处理站4可以包括：至少一个处理器401，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。

其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，EISA)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器404可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器401可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)或者CPU和NP的组合。

其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmablelogic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complexprogrammable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gatearray，PGA)，通用阵列逻辑(generic array logic,GAL)或其任意组合。

本实施例提供的步行测距系统，基站能够将生理参数和/或步行距离通过网线传输到中央处理站，以在中央处理站进行显示，便于医护人员通过中央处理站观察和调取各个目标对象的相应数据。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种步行测距系统，其特征在于，包括：

基站，包括第一UWB模块和第一通信模块；

遥测监护设备，包括第二UWB模块和第二通信模块；所述第一UWB模块与所述第二UWB模块通信连接，所述第一通信模块与所述第二通信模块通信连接，以对所述基站和所述遥测监护设备之间的距离测算信息进行交互；

指引标识，用于指引目标对象佩戴所述遥测监护设备按照所述指引标识运动。

2.根据权利要求1所述的步行测距系统，其特征在于，所述指引标识包括：

行走起点标识；

行走折返点标识，与所述行走起点标识间隔设置；

所述目标对象佩戴所述遥测监护设备在所述行走起点标识与所述行走折返点标识之间往返运动。

3.根据权利要求1所述的步行测距系统，其特征在于，所述遥测监护设备为可穿戴式监护设备。

4.根据权利要求3所述的步行测距系统，其特征在于，所述可穿戴式监护设备为背带式监护仪、手环式监护仪、工牌式监护仪、标签卡式监护仪中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的步行测距系统，其特征在于，所述遥测监护设备包括显示界面，所述显示界面用于显示生理参数和/或所述目标对象的步行距离。

6.根据权利要求5所述的步行测距系统，其特征在于，所述显示界面还用于显示开始提示信息和/或计时信息，所述遥测监护设备还包括：

触控件，所述触控件用于启动所述遥测监护设备的运动开始计时。

7.根据权利要求5所述的步行测距系统，其特征在于，所述生理参数包括血氧、血压、心率中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的步行测距系统，其特征在于，所述第一通信模块为Wifi通信模块或Sub-1G通信模块；所述第二通信模块为Wifi通信模块或Sub-1G通信模块。

9.根据权利要求1所述的步行测距系统，其特征在于，还包括：

中央处理站，与所述基站之间通信连接，用于显示所述目标对象的步行距离和/或生理参数。

10.根据权利要求9所述的步行测距系统，其特征在于，所述基站和所述中央处理站上设置有通信接口，所述通信接口用于接入网线或无线，所述基站与所述中央处理站之间通过网线连接，或无线连接。