WO2018058788A1 - 一种基于智能鞋的状态识别方法及系统 - Google Patents
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- WO2018058788A1 WO2018058788A1 PCT/CN2016/109368 CN2016109368W WO2018058788A1 WO 2018058788 A1 WO2018058788 A1 WO 2018058788A1 CN 2016109368 W CN2016109368 W CN 2016109368W WO 2018058788 A1 WO2018058788 A1 WO 2018058788A1
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- G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
- G08B21/04—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons
- G08B21/0438—Sensor means for detecting
- G08B21/0446—Sensor means for detecting worn on the body to detect changes of posture, e.g. a fall, inclination, acceleration, gait
Definitions
- the present invention relates to the field of intelligent monitoring, and in particular, to a method and system for status recognition based on smart shoes.
- the prior art generally uses an auxiliary tool such as a mobile phone to perform fall monitoring. Therefore, the auxiliary tool is not a necessity for an elderly person to go out, wearing trouble, and when the detection condition is complicated, a false alarm is likely to occur.
- the technical problem to be solved by the present invention is to provide a state recognition method and system based on smart shoes, which more accurately recognize various states of a person wearing smart shoes, especially an accidental fall state.
- the present invention provides a smart shoe based state recognition method, including:
- Step 1 obtaining the temperature of two smart shoes, respectively being the first temperature and the second temperature;
- Step 2 analyzing the first temperature and the second temperature to identify a state of the smart shoe; the state of the smart shoe includes an idle state and a use state;
- Step 3 If the state of the smart shoe is in a use state, acquiring two smart shoes in the preset day in the X axis
- Step 4 analyzing the first acceleration set to identify whether the person wearing the smart shoe is in a normal walking state
- Step 5 If the person wearing the smart shoes is not in the normal walking state, the tilt angles of the front, rear, left, and right directions of the two smart shoes are obtained, and a set of tilt angles is obtained; [0012] Step 6, analyzing the set of tilt angles, identifying whether the person wearing the smart shoes is in a non-falling abnormal motion state;
- Step 7 If the person wearing the smart shoe is not in a non-falling abnormal motion state, acquiring accelerations of the two smart shoes in the first acceleration set in the Z-axis direction to obtain a second acceleration set;
- Step 8 Analyze the second acceleration set to identify whether the person wearing the smart shoe is in a raised state or an accidentally falling state.
- the present invention also provides a smart shoe based state recognition system, including:
- the first obtaining module is configured to acquire temperatures of the two smart shoes, which are respectively a first temperature and a second temperature;
- a first analysis module configured to analyze the first temperature and the second temperature to identify a state of the smart shoe; the state of the smart shoe includes an idle state and a use state;
- the second obtaining module is configured to: if the state of the smart shoe is in a use state, acquire accelerations of the two smart shoes in the X-axis, the Y-axis, and the z-axis in the preset day, to obtain a first acceleration Collection
- a second analysis module configured to analyze the first acceleration set, and identify whether a person wearing the smart shoe is in a normal walking state
- a third obtaining module configured to obtain a tilt angle of four front, rear, left, and right directions of the two smart shoes if the person wearing the smart shoes is not in a normal walking state, and obtain a set of tilt angles;
- a third analysis module configured to analyze the set of tilt angles, and identify whether a person wearing the smart shoe is in a non-falling abnormal motion state
- a fourth obtaining module configured to: if a person wearing the smart shoe is not in a non-falling abnormal motion state, acquire acceleration of the two smart shoes in the first acceleration set in the Z-axis direction, to obtain a second acceleration set
- the fourth analysis module is configured to analyze the second acceleration set, and identify whether the person wearing the smart shoe is in a raised state or an accidentally fallen state.
- the beneficial effects of the present invention are: by analyzing the temperature of the smart shoe, whether the smart shoe is in an idle state or a use state; if the smart shoe is in use, further analyzing the state of the person wearing the smart shoe; Acceleration of smart shoes in the X-axis, Y-axis and z-axis directions, and smart shoes front and rear, The tilt angles of the left and right directions can more accurately identify the state of the person wearing the smart shoe; the state of the person wearing the smart shoe may be a normal walking state, a non-falling abnormal motion state, and a raised foot state And an accidental fall state; by analyzing various states that may exist in a person wearing a smart shoe, the accuracy of recognizing an accidental fall state can be improved.
- FIG. 1 is a flow chart of a method for identifying a state based on a smart shoe according to the present invention
- FIG. 2 is a structural block diagram of a state recognition system based on a smart shoe according to the present invention
- the most critical idea of the present invention is to identify the state of the smart shoe and the state of the person wearing the smart shoe, particularly the accidental fall state, by analyzing the temperature, acceleration and tilt angle of the smart shoe.
- FIG. 1 and FIG. 2 Please refer to FIG. 1 and FIG. 2
- the present invention provides a smart shoe based state recognition method, including the steps of:
- Step 1 obtaining the temperature of the two smart shoes, respectively, the first temperature and the second temperature;
- Step 2 analyzing the first temperature and the second temperature to identify a state of the smart shoe; the state of the smart shoe includes an idle state and a use state;
- Step 3 If the state of the smart shoe is in a use state, acquiring two smart shoes in the preset day on the X axis
- Step 4 analyzing the first acceleration set to identify whether a person wearing the smart shoe is in a normal walking state
- Step 5 If the person wearing the smart shoe is not in the normal walking state, obtain the tilt angles of the front, rear, left, and right directions of the two smart shoes to obtain a set of the tilt angles;
- Step 6 analyzing the set of tilt angles, identifying whether the person wearing the smart shoe is in a non-falling abnormality State of motion
- Step 7 If the person wearing the smart shoe is not in the non-falling abnormal motion state, obtain the acceleration of the two smart shoes in the first acceleration set in the Z-axis direction to obtain the second acceleration set;
- Step 8 Analyze the second acceleration set to identify whether the person wearing the smart shoe is in a raised state or an accidentally falling state.
- step 2 is specifically:
- the state of the smart shoe can be recognized by analyzing the temperature of the smart shoe; wherein, the temperature range of the wearing state is set according to the historical normal temperature of the flat shoes; if two smart shoes are The temperature is significantly lower than the historical normal temperature of the flat shoes, and the smart shoes are considered to be in an idle state. Otherwise, the state of the person wearing the smart shoes needs to be further judged.
- step 4 is specifically:
- determining whether an abnormality occurs in each acceleration in the first acceleration set is specifically: [0053] calculating a rate of change of each acceleration in the first acceleration set within a preset time interval, and obtaining a Two rate of change set;
- each rate of change in the second rate of change set is within a range of rate of change of the preset normal walking state, each acceleration in the first set of accelerations is not An abnormality occurs, and the person wearing the smart shoes is in a normal walking state;
- the acceleration of the smart shoes in the X-axis, Y-axis and Z-axis directions under normal walking conditions The degree does not generally increase rapidly in an instant, so by analyzing the rate of change of the acceleration of the smart shoe in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, it is possible to recognize whether the person wearing the smart shoe is in a normal walking state.
- step 6 is specifically:
- each of the tilt angles in the set of tilt angles is within a range of tilt angles of the preset non-falling abnormal motion state, specifically:
- step 8 is specifically:
- each of the first rate of change sets is not within a rate of change of the preset footing state, The person wearing the smart shoe is in a falling state and sends an alarm message to the guardian;
- the present invention further provides a state recognition system based on a smart shoe, including:
- the first obtaining module 1 is configured to acquire temperatures of two smart shoes, which are respectively a first temperature and a second temperature;
- a first analyzing module 2 configured to analyze the first temperature and the second temperature to identify a state of the smart shoe
- the state of the smart shoe includes an idle state and a use state
- the second obtaining module 3 is configured to acquire accelerations of the two smart shoes in the X-axis, the Y-axis, and the z-axis direction in the preset time if the state of the smart shoe is in a use state, and obtain the first Acceleration set
- a second analysis module 4 configured to analyze the first acceleration set, and identify whether a person wearing the smart shoe is in a normal walking state
- the third obtaining module 5 is configured to obtain a tilt angle of the four directions of the front, the rear, the left, and the right of the two smart shoes if the person wearing the smart shoes is not in the normal walking state, and obtain the set of the tilt angles;
- the third analysis module 6 is configured to analyze the set of the tilt angles, and identify whether the person wearing the smart shoes is in a non-falling abnormal motion state;
- the fourth obtaining module 7 is configured to: if the person wearing the smart shoe is not in a non-falling abnormal motion state, acquire acceleration of the two smart shoes in the first acceleration set in the Z-axis direction to obtain a second acceleration
- the fourth analysis module 8 is configured to analyze the second acceleration set, and identify whether the person wearing the smart shoe is in a raised state or an accidentally fallen state.
- the second analyzing module includes:
- a calculating unit configured to calculate a rate of change of each acceleration in the first acceleration set within a preset time to obtain a second rate of change set;
- a first analyzing unit configured to analyze the second rate of change set, if each of the second rate of change sets is within a range of a rate of change of a preset normal walking state, the first There is no abnormality in each acceleration in the acceleration set, and the person wearing the smart shoes is in a normal walking state; otherwise, wearing the smart The person in the shoe is not in a normal walking state.
- the third analysis module includes:
- a second analyzing unit configured to analyze whether the values of the front tilt angle and the back tilt angle in the set of tilt angles are within a preset tilt angle range, and obtain an analysis result
- a third analyzing unit configured to further analyze, according to the analysis result, whether the left tilt angle and the right tilt angle in the set of tilt angles are within a preset left and right tilt angle range; if yes, the person wearing the smart shoe In a state of non-falling abnormal movement; otherwise, the person wearing the smart shoe is not in a non-falling abnormal state of motion
- Embodiment 1 of the present invention is:
- each of the second rate of change sets is within a range of rate of change of the preset normal walking state, the respective accelerations in the first set of accelerations are not An abnormality occurs, and the person wearing the smart shoes is in a normal walking state; otherwise, the person wearing the smart shoes is not in a normal walking state;
- the above smart shoe has a gyro sensor, an acceleration sensor, a temperature sensor, a controller and an alarm module (communication function); wherein the gyro sensor is used to acquire the tilt angle data of the smart shoe; the temperature sensor is used to collect the smart shoe The temperature of the inner outer layer; for example, when the smart shoe is in use, detecting the contact between the foot of the person wearing the smart shoe and the length of the smart shoe leads to an elevated temperature; when the smart shoe is in an unused state, detecting the smart shoe The temperature of the air; the acceleration sensor is used to obtain the movement acceleration data of the feet of the person wearing the smart shoe; the controller is used to realize the judgment, analysis and processing operation of the data; the alarm module is used to notify the guardian when the person wearing the smart shoe falls.
- the gyro sensor is used to acquire the tilt angle data of the smart shoe
- the temperature sensor is used to collect the smart shoe The temperature of the inner outer layer; for example, when the smart shoe is in use, detecting the contact between the foot of the
- Embodiment 2 of the present invention is:
- the system automatically performs the temperature detection on the smart shoes (every 2-3 minutes), if the temperature T1 detected by the temperature sensor inside the smart shoe is lower than the room temperature of 26 ° C Or higher than the temperature of the shoe worn by the elderly (take the general normal situation: 45 ° C), it means that the smart shoes are not worn by the elderly, that is, the smart shoes are in an idle state. Otherwise, the smart shoes are worn, and each corresponding module should enter the work detection state.
- Xa is basically at 1.5-2.2 ⁇ / 8 ⁇ 2 (acceleration of 2.2 meters per square second) (defining X as the forward direction and Xa as the acceleration in the
- the attitude state of the smart shoe and Za (the definition of Za is the acceleration in the vertical direction of the smart shoe) are continuously detected. If Xa is approximately equal to 0 or Xa «1.5m / S A2, and the inclination angle of the two smart shoes is detected to be substantially zero, and maintained constant, indicating that the old man M stands up; if Xa is equal to 0 or Xa «1.5m / S A2, and the two smart shoes are not inclined more than 20-30 degrees in the same direction, and the smart shoes can detect that Za>lm/ S A2, indicating that the old man M is sitting; if Xa is equal to 0 Or Xa «1.5m/ S A2, and the two smart shoes are inclined more than 20-30 degrees in the same direction, and Za is basically zero, indicating that the old man M is in a falling state.
- the alarm module sends an alarm message to the supervision system of the old M guardian who has
- the smart shoe-based state recognition method and system can identify whether the smart shoe is in an idle state or a use state by analyzing the temperature of the smart shoe; if the smart shoe is in use, Further analysis of the state of the person wearing the smart shoe; by analyzing the acceleration of the smart shoe in the X-axis, Y-axis and z-axis directions, and the tilt angle of the smart shoes in front, rear, left and right directions, the image can be more accurately identified
- the state of the person wearing the smart shoe; the state of the person wearing the smart shoe may be a normal walking state, a non-falling abnormal motion state, a lifted state, and an accidental fall state; by analyzing various states, Increasing the accuracy of recognizing the accidental fall state; further, by judging whether there is a rapid change in the acceleration of the at least one smart shoe in the Z-axis direction and continuing for a certain length, it can be recognized that the person wearing the smart shoe is in the lifted foot The state is still unexpectedly falling.
Abstract
一种基于智能鞋的状态识别方法及系统，所述方法包括：分析智能鞋的温度识别智能鞋的状态；所述智能鞋的状态包括闲置状态和使用状态；分析智能鞋的加速度和倾斜角识别穿着智能鞋的人的状态；所述识别穿着智能鞋的人的状态包括识别正常行走状态、识别非摔倒性异常运动状态、识别抬脚状态和意外摔倒状态。通过对多种状态进行分析，可以提高识别出意外摔倒状态的准确性。
Description
说明书 发明名称：一种基于智能鞋的状态识别方法及系统 技术领域
[0001] 本发明涉及智能监测领域， 尤其涉及一种基于智能鞋的状态识别方法及系统。
背景技术
[0002] 随着我国老齢化的加重， 越来越多的老年人会选择在福利院或者养老院的机构 中生活。 若福利院或者养老院不能够及吋了解到老年人在户外出现意外的情况 , 尤其是意外摔倒的情况， 则无法及吋对老年人进行救治工作， 或危害其生命 安全。
[0003] 现有技术一般采用手机等辅助工具来进行摔倒监测， 伹是， 辅助工具不是老年 人出门的必需品， 佩带麻烦， 且当检测的情况复杂吋容易出现误警报。
技术问题
[0004] 本发明所要解决的技术问题是： 提供一种基于智能鞋的状态识别方法及系统， 较准确地识别出穿着智能鞋的人的多种状态， 尤其是意外摔倒状态。
问题的解决方案
技术解决方案
[0005] 为了解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案为：
[0006] 本发明提供一种基于智能鞋的状态识别方法， 包括：
[0007] 步骤 1、 获取两只智能鞋的温度， 分别为第一温度和第二温度；
[0008] 步骤 2、 分析所述第一温度和所述第二温度识别出智能鞋的状态； 所述智能鞋 的状态包括闲置状态和使用状态；
[0009] 步骤 3、 若所述智能鞋的状态为使用状态， 则获取预设吋间内两只智能鞋在 X轴
、 Y轴和 Z轴方向上的加速度， 得到第一加速度集合；
[0010] 步骤 4、 分析所述第一加速度集合， 识别出穿着智能鞋的人是否处于正常行走 状态；
[0011] 步骤 5、 若穿着智能鞋的人不处于正常行走状态， 则获取两只智能鞋前、 后、 左、 右四个方向的倾斜角， 得到倾斜角集合；
[0012] 步骤 6、 分析所述倾斜角集合， 识别出穿着智能鞋的人是否处于非摔倒性异常 运动状态；
[0013] 步骤 7、 若穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态， 则获取第一加速度 集合中两只智能鞋在 Z轴方向上的加速度， 得到第二加速度集合；
[0014] 步骤 8、 分析所述第二加速度集合， 识别出穿着智能鞋的人是处于抬脚状态还 是意外摔倒状态。
[0015]
[0016] 本发明还提供一种基于智能鞋的状态识别系统， 包括：
[0017] 第一获取模块， 用于获取两只智能鞋的温度， 分别为第一温度和第二温度；
[0018] 第一分析模块， 用于分析所述第一温度和所述第二温度识别出智能鞋的状态； 所述智能鞋的状态包括闲置状态和使用状态；
[0019] 第二获取模块， 用于若所述智能鞋的状态为使用状态， 则获取预设吋间内两只 智能鞋在 X轴、 Y轴和 z轴方向上的加速度， 得到第一加速度集合；
[0020] 第二分析模块， 用于分析所述第一加速度集合， 识别出穿着智能鞋的人是否处 于正常行走状态；
[0021] 第三获取模块， 用于若穿着智能鞋的人不处于正常行走状态， 则获取两只智能 鞋前、 后、 左、 右四个方向的倾斜角， 得到倾斜角集合；
[0022] 第三分析模块， 用于分析所述倾斜角集合， 识别出穿着智能鞋的人是否处于非 摔倒性异常运动状态；
[0023] 第四获取模块， 用于若穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态， 则获取 第一加速度集合中两只智能鞋在 Z轴方向上的加速度， 得到第二加速度集合； [0024] 第四分析模块， 用于分析所述第二加速度集合， 识别出穿着智能鞋的人是处于 抬脚状态还是意外摔倒状态。
发明的有益效果
有益效果
[0025] 本发明的有益效果在于： 通过分析智能鞋的温度， 可识别出智能鞋是处于闲置 状态还是使用状态； 若智能鞋处于使用状态， 则进一步分析穿着智能鞋的人的 状态； 通过分析智能鞋在 X轴、 Y轴和 z轴方向上的加速度， 及智能鞋前、 后、
左、 右四个方向的倾斜角， 可较准确地识别出穿着智能鞋的人的状态； 所述穿 着智能鞋的人的状态可能是正常行走状态、 非摔倒性异常运动状态、 抬脚状态 和意外摔倒状态； 通过对穿着智能鞋的人可能存在的多种状态进行分析， 可以 提高识别出意外摔倒状态的准确性。
对附图的简要说明
附图说明
[0026] 图 1为本发明一种基于智能鞋的状态识别方法的流程框图；
[0027] 图 2为本发明一种基于智能鞋的状态识别系统的结构框图；
[0028] 标号说明：
[0029] 1、 第一获取模块； 2、 第一分析模块； 3、 第二获取模块； 4、 第二分析模块； 5、 第三获取模块； 6、 第三分析模块； 7、 第四获取模块； 8、 第四分析模块。
具体实施方式
[0030] 本发明最关键的构思在于： 通过分析智能鞋的温度、 加速度和倾斜角识别出智 能鞋的状态和穿着智能鞋的人的状态， 尤其是意外摔倒状态。
[0031]
[0032] 请参照图 1及图 2
[0033] 如图 1所示， 本发明提供一种基于智能鞋的状态识别方法， 包括步骤：
[0034] 步骤 1、 获取两只智能鞋的温度， 分别为第一温度和第二温度；
[0035] 步骤 2、 分析所述第一温度和所述第二温度识别出智能鞋的状态； 所述智能鞋 的状态包括闲置状态和使用状态；
[0036] 步骤 3、 若所述智能鞋的状态为使用状态， 则获取预设吋间内两只智能鞋在 X轴
、 Y轴和 Z轴方向上的加速度， 得到第一加速度集合；
[0037] 步骤 4、 分析所述第一加速度集合， 识别出穿着智能鞋的人是否处于正常行走 状态；
[0038] 步骤 5、 若穿着智能鞋的人不处于正常行走状态， 则获取两只智能鞋前、 后、 左、 右四个方向的倾斜角， 得到倾斜角集合；
[0039] 步骤 6、 分析所述倾斜角集合， 识别出穿着智能鞋的人是否处于非摔倒性异常
运动状态；
[0040] 步骤 7、 若穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态， 则获取第一加速度 集合中两只智能鞋在 Z轴方向上的加速度， 得到第二加速度集合；
[0041] 步骤 8、 分析所述第二加速度集合， 识别出穿着智能鞋的人是处于抬脚状态还 是意外摔倒状态。
[0042] 进一步地， 所述步骤 2， 具体为：
[0043] 判断所述第一温度和所述第二温度是否都不在预设穿鞋状态的温度范围内； [0044] 若是， 则智能鞋处于闲置状态；
[0045] 否则， 智能鞋处于使用状态。
[0046] 由上述描述可知， 可通过分析智能鞋的温度识别出智能鞋的状态； 其中， 所述 穿鞋状态的温度范围是根据平吋穿鞋的历史正常温度设置； 如果两只智能鞋的 温度都明显低于平吋穿鞋的历史正常温度， 则认为智能鞋处于闲置状态， 否则 ， 需进一步判断穿着智能鞋的人的状态。
[0047] 进一步地， 所述步骤 4， 具体为：
[0048] 判断所述第一加速度集合中的各个加速度是否出现异常；
[0049] 若是， 则穿着智能鞋的人不处于正常行走状态；
[0050] 否则， 穿着智能鞋的人处于正常行走状态。
[0051] 由上述描述可知， 通过分析智能鞋在 X轴、 Y轴和 Z轴方向上的加速度是否出现 异常， 能够识别出穿着智能鞋的人是否处于正常行走状态； 若穿着智能鞋的人 不处于正常行走状态， 则需进一步分析穿着智能鞋的人的状态。
[0052] 进一步地， 判断所述第一加速度集合中的各个加速度是否出现异常， 具体为： [0053] 计算所述第一加速度集合中的各个加速度在预设吋间内的变化率， 得到第二变 化率集合；
[0054] 分析所述第二变化率集合， 若所述第二变化率集合中的各个变化率均在预设正 常行走状态的变化率范围内， 则所述第一加速度集合中的各个加速度未出现异 常， 穿着智能鞋的人处于正常行走状态；
[0055] 否则， 穿着智能鞋的人不处于正常行走状态。
[0056] 由上述描述可知， 在正常行走状态下， 智能鞋在 X轴、 Y轴和 Z轴方向上的加速
度一般不会出现瞬间快速增加的情况， 故通过分析智能鞋在 X轴、 Y轴和 Z轴方 向上的加速度的变化率能够识别出穿着智能鞋的人是否处于正常行走状态。
[0057] 进一步地， 所述步骤 6， 具体为：
[0058] 判断所述倾斜角集合中的各个倾斜角是否在预设非摔倒性异常运动状态的倾斜 角范围内；
[0059] 若是， 则穿着智能鞋的人处于非摔倒性异常运动状态；
[0060] 否则， 穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态。
[0061] 由上述描述可知， 通过分析智能鞋的倾斜角， 可识别穿着智能鞋的人是否处于 非摔倒性异常运动状态； 若穿着智能鞋的人不处于费摔倒性异常运动状态， 则 需要进一步分析穿着只能鞋的人的状态。
[0062] 进一步地， 判断所述倾斜角集合中的各个倾斜角是否在预设非摔倒性异常运动 状态的倾斜角范围内， 具体为：
[0063] 分析所述倾斜角集合中的前倾斜角和后倾斜角的值是否在预设前后倾斜角范围 内；
[0064] 若是， 则进一步分析所述倾斜角集合中的左倾斜角和右倾斜角是否在预设左右 倾斜角范围内；
[0065] 若是， 则穿着智能鞋的人处于非摔倒性异常运动状态；
[0066] 否则， 穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态。
[0067] 由上述描述可知， 通过分析智能鞋的前、 后、 左、 右四个方向的倾斜角， 可以 识别出穿着智能鞋的人是否处于非摔倒性异常运动状态； 一般情况下人摔倒吋 ， 两只脚会朝同一个方向倾斜， 因此， 只要一个方向上的倾斜角不在预设的相 应倾斜角范围内， 则认为穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态。
[0068] 进一步地， 所述步骤 8， 具体为：
[0069] 分析所述第二加速度集合中， 是否存在至少一只智能鞋在预设吋间内的 Z轴方 向上的加速度均不为 0;
[0070] 若是， 则计算在预设吋间内的 Z轴方向上的加速度均不为 0的智能鞋的 Z轴方向 上的加速度在预设吋间内的变化率， 得到第一变化率集合；
[0071] 若所述第一变化率集合中的各个变化率均不在预设抬脚状态的变化率范围内，
则穿着智能鞋的人处于摔倒状态， 发送报警信息给监护人；
[0072] 否则， 穿着智能鞋的人处于抬脚状态。
[0073] 由上述描述可知， 通过判断是否存在至少一只智能鞋在 Z轴方向上的加速度快 速变化并持续一定吋长， 可识别出穿着智能鞋的人是处于抬脚状态还是意外摔 倒状态。
[0074]
[0075] 如图 2所示， 本发明还提供一种基于智能鞋的状态识别系统， 包括：
[0076] 第一获取模块 1， 用于获取两只智能鞋的温度， 分别为第一温度和第二温度；
[0077] 第一分析模块 2， 用于分析所述第一温度和所述第二温度识别出智能鞋的状态
； 所述智能鞋的状态包括闲置状态和使用状态；
[0078] 第二获取模块 3， 用于若所述智能鞋的状态为使用状态， 则获取预设吋间内两 只智能鞋在 X轴、 Y轴和 z轴方向上的加速度， 得到第一加速度集合；
[0079] 第二分析模块 4， 用于分析所述第一加速度集合， 识别出穿着智能鞋的人是否 处于正常行走状态；
[0080] 第三获取模块 5， 用于若穿着智能鞋的人不处于正常行走状态， 则获取两只智 能鞋前、 后、 左、 右四个方向的倾斜角， 得到倾斜角集合；
[0081] 第三分析模块 6， 用于分析所述倾斜角集合， 识别出穿着智能鞋的人是否处于 非摔倒性异常运动状态；
[0082] 第四获取模块 7， 用于若穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态， 则获 取第一加速度集合中两只智能鞋在 Z轴方向上的加速度， 得到第二加速度集合； [0083] 第四分析模块 8， 用于分析所述第二加速度集合， 识别出穿着智能鞋的人是处 于抬脚状态还是意外摔倒状态。
[0084] 进一步地， 所述第二分析模块， 包括：
[0085] 计算单元， 用于计算所述第一加速度集合中的各个加速度在预设吋间内的变化 率， 得到第二变化率集合；
[0086] 第一分析单元， 用于分析所述第二变化率集合， 若所述第二变化率集合中的各 个变化率均在预设正常行走状态的变化率范围内， 则所述第一加速度集合中的 各个加速度未出现异常， 穿着智能鞋的人处于正常行走状态； 否则， 穿着智能
鞋的人不处于正常行走状态。
[0087] 进一步地， 所述第三分析模块， 包括：
[0088] 第二分析单元， 用于分析所述倾斜角集合中的前倾斜角和后倾斜角的值是否在 预设前后倾斜角范围内， 得到分析结果；
[0089] 第三分析单元， 用于根据所述分析结果， 进一步分析所述倾斜角集合中的左倾 斜角和右倾斜角是否在预设左右倾斜角范围内； 若是， 则穿着智能鞋的人处于 非摔倒性异常运动状态； 否则， 穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态
[0090]
[0091] 本发明的实施例一为：
[0092] 获取两只智能鞋的温度， 分别为第一温度和第二温度；
[0093] 判断所述第一温度和所述第二温度是否都不在预设穿鞋状态的温度范围内； 若 是， 则智能鞋处于闲置状态； 否则， 智能鞋处于使用状态；
[0094] 若所述智能鞋的状态为使用状态， 则获取预设吋间内两只智能鞋在 X轴、 Y轴 和 Z轴方向上的加速度， 得到第一加速度集合；
[0095] 计算所述第一加速度集合中的各个加速度在预设吋间内的变化率， 得到第二变 化率集合；
[0096] 分析所述第二变化率集合， 若所述第二变化率集合中的各个变化率均在预设正 常行走状态的变化率范围内， 则所述第一加速度集合中的各个加速度未出现异 常， 穿着智能鞋的人处于正常行走状态； 否则， 穿着智能鞋的人不处于正常行 走状态；
[0097] 若穿着智能鞋的人不处于正常行走状态， 则获取两只智能鞋前、 后、 左、 右四 个方向的倾斜角， 得到倾斜角集合；
[0098] 分析所述倾斜角集合中的前倾斜角和后倾斜角的值是否在预设前后倾斜角范围 内；
[0099] 若是， 则进一步分析所述倾斜角集合中的左倾斜角和右倾斜角是否在预设左右 倾斜角范围内； 若是， 则穿着智能鞋的人处于非摔倒性异常运动状态； 否则， 穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态；
[0100] 若穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态， 则获取第一加速度集合中两 只智能鞋在 z轴方向上的加速度， 得到第二加速度集合；
[0101] 分析所述第二加速度集合中， 是否存在至少一只智能鞋在预设吋间内的 Z轴方 向上的加速度均不为 0;
[0102] 若是， 则计算在预设吋间内的 Z轴方向上的加速度均不为 0的智能鞋的 Z轴方向 上的加速度在预设吋间内的变化率， 得到第一变化率集合；
[0103] 若所述第一变化率集合中的各个变化率均不在预设抬脚状态的变化率范围内， 则穿着智能鞋的人处于摔倒状态， 发送报警信息给监护人； 否则， 穿着智能鞋 的人处于抬脚状态。
[0104] 上述智能鞋中带有陀螺仪传感器、 加速度传感器、 温度传感器、 控制器和报警 模块 （通讯功能） ； 其中陀螺仪传感器用来获取智能鞋的倾斜角数据； 温度传 感器用于采集智能鞋内部外层的温度； 如， 当智能鞋处于使用状态吋， 检测穿 着智能鞋的人的脚与智能鞋长吋间接触导致升高的温度； 当智能鞋处于未使用 状态吋， 检测智能鞋内空气的温度； 加速度传感器用来获取穿着智能鞋的人双 脚的移动加速度数据； 控制器用来实现数据的判断、 分析和处理操作； 报警模 块用来在穿着智能鞋的人摔倒吋通知监护人。
[0105]
[0106] 本发明的实施例二为：
[0107] 在某个使用智能鞋的家庭 A中， 系统对智能鞋自动进行 （每 2-3分钟一次） 温度 检测， 若智能鞋内部的温度传感器检测到的温度 T1低于室温的 26°C或者高于老 人穿鞋吋的鞋内温度 （取普遍正常的大致情况： 45°C) ， 则说明智能鞋没有被老 人穿上， 即智能鞋处于闲置状态。 反之则说明智能鞋被穿， 各个相应模块应进 入工作检测状态。
[0108] 假设老人 M被检测已经穿了智能鞋， 智能鞋的陀螺仪传感器、 加速度传感器则 会进入工作状态。 根据传输的加速度数据， 通过控制器来分析判断， 若 Xa基本 处于 1.5-2.2η /8 Λ2(每平方秒 2.2米的加速度）（定义 X为前进方向， Xa为 X方向上的 加速度)， 且 Ya大小基本等于 0(定义 Ya是智能鞋侧向上的加速度)， 同吋持续一定 的吋长 t>=2-4s,则可以判断老人 M正在正常行走。 否则， 若 Xa»2.2m/SA2,说明老
人 M处于非摔倒型异常状态 （例如： 在某些交通工具上） ， 若为此种情况， 智能 鞋将在加速度回复正常范围的情况下继续检测。
[0109] 若 Xa约等于 0或者 Xa«1.5m/SA2， 则继续检测智能鞋的姿态状况以及 Za (定义 Za是智能鞋垂直方向上的加速度） 。 若 Xa约等于 0或者 Xa«1.5m/SA2， 且检测到 两只智能鞋的倾斜角度基本为零， 且维持了一定， 说明老人 M站立状态； 若 Xa 约等于 0或者 Xa«1.5m/SA2， 且两只智能鞋未朝同一个方向倾斜角超过 20-30度， 且智能鞋能检测到有 Za>lm/SA2， 则说明老人 M正处于坐的状态； 若 Xa约等于 0 或者 Xa«1.5m/SA2， 且两只智能鞋朝同一个方向倾斜角超过 20-30度， Za基本为 零， 则说明老人 M处于摔倒状态。 报警模块则给老人 M监护人已经智能鞋的监管 系统发送警报信息， 报告老人摔倒的位置， 以便及吋对摔倒老人 M进行救护。
[0110]
[0111] 综上所述， 本发明提供的基于智能鞋的状态识别方法及系统， 通过分析智能鞋 的温度， 可识别出智能鞋是处于闲置状态还是使用状态； 若智能鞋处于使用状 态， 则进一步分析穿着智能鞋的人的状态； 通过分析智能鞋在 X轴、 Y轴和 z轴 方向上的加速度， 及智能鞋前、 后、 左、 右四个方向的倾斜角， 可较准确地识 别出穿着智能鞋的人的状态； 所述穿着智能鞋的人的状态可能是正常行走状态 、 非摔倒性异常运动状态、 抬脚状态和意外摔倒状态； 通过对多种状态进行分 析， 可以提高识别出意外摔倒状态的准确性； 进一步地， 通过判断是否存在至 少一只智能鞋在 Z轴方向上的加速度快速变化并持续一定吋长， 可识别出穿着智 能鞋的人是处于抬脚状态还是意外摔倒状态。
[0112]
Claims
[权利要求 1] 一种基于智能鞋的状态识别方法， 其特征在于， 包括：
步骤 1、 获取两只智能鞋的温度， 分别为第一温度和第二温度； 步骤 2、 分析所述第一温度和所述第二温度识别出智能鞋的状态； 所 述智能鞋的状态包括闲置状态和使用状态；
步骤 3、 若所述智能鞋的状态为使用状态， 则获取预设吋间内两只智 能鞋在 X轴、 Y轴和 Z轴方向上的加速度， 得到第一加速度集合； 步骤 4、 分析所述第一加速度集合， 识别出穿着智能鞋的人是否处于 正常行走状态；
步骤 5、 若穿着智能鞋的人不处于正常行走状态， 则获取两只智能鞋 前、 后、 左、 右四个方向的倾斜角， 得到倾斜角集合；
步骤 6、 分析所述倾斜角集合， 识别出穿着智能鞋的人是否处于非摔 倒性异常运动状态；
步骤 7、 若穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态， 则获取第 一加速度集合中两只智能鞋在 Z轴方向上的加速度， 得到第二加速度 隹
采 A n .；
步骤 8、 分析所述第二加速度集合， 识别出穿着智能鞋的人是处于抬 脚状态还是意外摔倒状态。
2、 根据权利要求 1所述的一种基于智能鞋的状态识别方法， 其特征在 于， 所述步骤 2， 具体为：
判断所述第一温度和所述第二温度是否都不在预设穿鞋状态的温度范 围内；
若是， 则智能鞋处于闲置状态；
否则， 智能鞋处于使用状态。
3、 根据权利要求 1所述的一种基于智能鞋的状态识别方法， 其特征在 于， 所述步骤 4， 具体为：
判断所述第一加速度集合中的各个加速度是否出现异常；
若是， 则穿着智能鞋的人不处于正常行走状态；
否则， 穿着智能鞋的人处于正常行走状态。
4、 根据权利要求 3所述的一种基于智能鞋的状态识别方法， 其特征在 于， 判断所述第一加速度集合中的各个加速度是否出现异常， 具体为 计算所述第一加速度集合中的各个加速度在预设吋间内的变化率， 得 到第二变化率集合；
分析所述第二变化率集合， 若所述第二变化率集合中的各个变化率均 在预设正常行走状态的变化率范围内， 则所述第一加速度集合中的各 个加速度未出现异常， 穿着智能鞋的人处于正常行走状态； 否则， 穿着智能鞋的人不处于正常行走状态。
5、 根据权利要求 1所述的一种基于智能鞋的状态识别方法， 其特征在 于， 所述步骤 6， 具体为：
判断所述倾斜角集合中的各个倾斜角是否在预设非摔倒性异常运动状 态的倾斜角范围内；
若是， 则穿着智能鞋的人处于非摔倒性异常运动状态；
否则， 穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态。
6、 根据权利要求 5所述的一种基于智能鞋的状态识别方法， 其特征在 于， 判断所述倾斜角集合中的各个倾斜角是否在预设非摔倒性异常运 动状态的倾斜角范围内， 具体为：
分析所述倾斜角集合中的前倾斜角和后倾斜角的值是否在预设前后倾 斜角范围内；
若是， 则进一步分析所述倾斜角集合中的左倾斜角和右倾斜角是否在 预设左右倾斜角范围内；
若是， 则穿着智能鞋的人处于非摔倒性异常运动状态；
否则， 穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态。
7、 根据权利要求 1所述的一种基于智能鞋的状态识别方法， 其特征在 于， 所述步骤 8， 具体为：
判断所述第二加速度集合中， 是否存在至少一只智能鞋在预设吋间内
的 z轴方向上的加速度均不为 0;
若是， 则计算在预设吋间内的 Z轴方向上的加速度均不为 0的智能鞋 的 Z轴方向上的加速度在预设吋间内的变化率， 得到第一变化率集合 若所述第一变化率集合中的各个变化率均不在预设抬脚状态的变化率 范围内， 则穿着智能鞋的人处于摔倒状态， 发送报警信息给监护人； 否则， 穿着智能鞋的人处于抬脚状态。
8、 一种基于智能鞋的状态识别系统， 其特征在于， 包括： 第一获取模块， 用于获取两只智能鞋的温度， 分别为第一温度和第二 温度；
第一分析模块， 用于分析所述第一温度和所述第二温度识别出智能鞋 的状态； 所述智能鞋的状态包括闲置状态和使用状态；
第二获取模块， 用于若所述智能鞋的状态为使用状态， 则获取预设吋 间内两只智能鞋在 X轴、 Y轴和 z轴方向上的加速度， 得到第一加速度 隹
采 A n .；
第二分析模块， 用于分析所述第一加速度集合， 识别出穿着智能鞋的 人是否处于正常行走状态；
第三获取模块， 用于若穿着智能鞋的人不处于正常行走状态， 则获取 两只智能鞋前、 后、 左、 右四个方向的倾斜角， 得到倾斜角集合； 第三分析模块， 用于分析所述倾斜角集合， 识别出穿着智能鞋的人是 否处于非摔倒性异常运动状态；
第四获取模块， 用于若穿着智能鞋的人不处于非摔倒性异常运动状态
， 则获取第一加速度集合中两只智能鞋在 z轴方向上的加速度， 得到 第二加速度集合；
第四分析模块， 用于分析所述第二加速度集合， 识别出穿着智能鞋的 人是处于抬脚状态还是意外摔倒状态。
9、 根据权利要求 8所述的一种基于智能鞋的状态识别系统， 其特征在 于， 所述第二分析模块， 包括：
计算单元， 用于计算所述第一加速度集合中的各个加速度在预设吋间 内的变化率， 得到第二变化率集合；
第一分析单元， 用于分析所述第二变化率集合， 若所述第二变化率集 合中的各个变化率均在预设正常行走状态的变化率范围内， 则所述第 一加速度集合中的各个加速度未出现异常， 穿着智能鞋的人处于正常 行走状态； 否则， 穿着智能鞋的人不处于正常行走状态。
10、 根据权利要求 8所述的一种基于智能鞋的状态识别系统， 其特征 在于， 所述第三分析模块， 包括：
第二分析单元， 用于分析所述倾斜角集合中的前倾斜角和后倾斜角的 值是否在预设前后倾斜角范围内， 得到分析结果；
第三分析单元， 用于根据所述分析结果， 进一步分析所述倾斜角集合 中的左倾斜角和右倾斜角是否在预设左右倾斜角范围内； 若是， 则穿 着智能鞋的人处于非摔倒性异常运动状态； 否则， 穿着智能鞋的人不 处于非摔倒性异常运动状态。
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