基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法及系统，该方法通过三轴运动传感器获取被监测对象在运动和睡眠状态下人体的运动信号，并将其进行小波变换滤波和数据处理，通过无线通信传输方式将处理后的数据传输出给客户端，客户端通过无线传输的方式进行接收数据，且该后台服务器采用C/S和B/S混合结构对数据进行分析处理，本发明专利技术结构简单，操作方便，实用性强。

Method and system for monitoring movement and sleep based on Intelligent wearable equipment

The invention discloses a method and a system for smart wearable devices based on the movement and sleep monitoring, the method of obtaining motion signals of monitored objects in motion and sleep state of the human body by three axis motion sensor, and the wavelet transform filtering and data processing, through the wireless communication mode after data processing pass the output to the client, the client receives data through the wireless transmission mode, and the server uses C/S and B/S hybrid architecture for data analysis and processing, the invention has the advantages of simple structure, convenient operation, strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法及系统
本专利技术涉及智能穿戴电子设备产品
，尤其是一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法及系统。
技术介绍
随着智能穿戴产品的技术发展，各种类型的智能穿戴产品广泛应用于人们的工作以及生活中，运动监测主要被用于计算人体行走或跑步时的步数，为使用者提供基本的运动量评估依据；睡眠检测主要被用于监测使用者的睡眠数据分布情况，为使用者提供基本的睡眠评估依据，在原有医院检测系统中通过脑电波作为睡眠监测的根据，但由于脑电波特别微弱，不适合用于智能穿戴产品设备中检测。运动监测功能和睡眠监测功能通常包括加速度传感器及该加速度传感器相应的检测电路的设计，加速度传感器响应人体的运动状态过程和睡眠状态过程中由于姿态波动产生加速度信号的变化，检测电路主要对加速度传感器产生的信号进行状态的判定。人体在运动中无论是行走还是跑步，每个人的姿态和身体运动的幅度都是不相同的，在对于同一个人来说，他行走或者跑步时每一次的加速度值不同，但都是具有准周期性，在不同的运动方向上可以产生相同的基频。因此，传统智能穿戴产品中的加速度传感器只对于运动状态进行监测，无法区分运动状态与睡眠状态的区别。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，操作方便的基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法及系统，以克服现有技术的不足。本专利技术是这样实现的：一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的系统，包括被监测对象，智能穿戴装置安装在背监测对象上，且该智能穿戴装置通过无线连接方式与客户端连接，其中智能穿戴装置包括加速度传感器、数据预处理模块、监测模块、数据存数模块和无线通信传输模块，且该加速度传感器与被监测对象的输出端连接，该无线通信传输模块与客户端的输入端连接，而加速度传感器、数据预处理模块、监测模块、数据存数模块和无线通信传输模块彼此依次连接。前述的一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的系统中，所述监测模块包括睡眠监测模块和运动监测模块。前述的一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的系统中，所述客户端包括手机端或平板电脑端。一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法，该方法通过三轴运动传感器获取被监测对象在运动和睡眠状态下人体的运动信号，并将其进行小波变换滤波和数据处理，通过无线通信传输方式将处理后的数据传输出给客户端，客户端通过无线传输的方式进行接收数据，且该后台服务器采用C/S和B/S混合结构对数据进行分析处理。前述的一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法中，具体步骤如下：步骤一、数据采集；采用三轴运动传感器获取被监测对象的三维运动加速度数据，该加速度数据主要采集的是X、Y、Z轴三个方向上的原始加速度值，三轴传感器所测量的三轴方向的加速度值进行综合计算，单轴的加速度值不能直接提供计算此时人体的运动信息和睡眠信息；步骤二、数据预处理；将被监测对象的数据进行误差校正、数据滤波和数据处理，所述的数据滤波，主要应用小波变换滤波，主要在傅里叶变换的基础上，同时由母小波和父小波共同组成，其母小波作为平移变量，会随着小波变换所选取的基base进行周期性的变换，其父小波作为尺度函数；步骤三、运动监测；根据被监测对象运动行走时的姿势不同，摆臂幅值不同，在控制处理装置中对动态阀值进行计算A＝0.5*(Amax+Amin)，设定相关运动范围[Amax，A]或[A,Amin]，与人体运动频谱进行对比，条件符合时，计步加1，反之，继续计算人体加速度值；步骤四、睡眠监测；将人体睡眠分为深度睡眠和浅度睡眠，浅度睡眠时对其相应的抖动情况进行计时监测；当人体处于深度睡眠时，人体各部位的肌肉和大脑组织都达到放松状态，不会出现身体抖动的情况，并对其相应的情况进行计时监测。步骤五、无线通信数据传输；将步骤三或步骤四中的数据通过传感网络、网关和公共网络传输至客户端，完成对数据的采集和存储，通信过程采用了OSAL操作系统。前述的一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法中，所述三轴运动传感器选择模式分为将人体数据进行运动监测和睡眠监测。前述的一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法中，步骤二中具体处理方法是采用小波变换滤波的方式；为了数据的准确性，去除重力加速度的影响，还采用了时域和频域共同滤波，将三维空间中的X、Y、Z三轴投射到水平坐标系上，得到相应的加速度数值，通过小波变换滤波将数据信号进行滤波，便得到ADXL345三轴加速度在水平面上的加速度数值。前述的一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法中，步骤三中采取人体加速度值若连续出现2秒的数据时，步与步之间的时间间隔不超过3秒，进入运动检测模式，根据使用者的动态阀值范围的确定，将人体运动阀值与其进行比较，当在此[Amax，A]或[A,Amin]范围时，进行计步加1的步数处理，不在范围内，把人体运动信号当成突发信号处理。前述的一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法中，OSAL操作系统为蓝牙通信提供了硬件抽象层，为了方便调用外设接口，可以通过外用接口书写驱动程序，这样可以省下基本的配置工作。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术结构简单，操作方便，实用性强。附图说明附图1是本专利技术的结构示意图；附图2是本专利技术的流程示意图；附图3是本专利技术中夹持机构的结构示意图。具体实施方式本专利技术的实施例：一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法，如附图所示，该方法通过三轴运动传感器获取被监测对象在运动和睡眠状态下人体的运动信号，并将其进行小波变换滤波和数据处理，通过无线通信传输方式将处理后的数据传输出给客户端，客户端通过无线传输的方式进行接收数据，且该后台服务器采用C/S和B/S混合结构对数据进行分析处理。其中具体步骤如下：步骤一、数据采集；采用三轴运动传感器获取被监测对象的三维运动加速度数据，该加速度数据主要采集的是X、Y、Z轴三个方向上的原始加速度值；步骤二、数据预处理；将被监测对象的数据进行误差校正、数据滤波和数据处理；步骤三、运动监测；根据被监测对象运动行走时的姿势不同，摆臂幅值不同，在控制处理装置中对动态阀值进行计算A＝0.5*(Amax+Amin)，设定相关运动范围[Amax，A]或[A,Amin]，与人体运动频谱进行对比，条件符合时，计步加1，反之，继续计算人体加速度值；步骤四、睡眠监测；将人体睡眠分为深度睡眠和浅度睡眠，浅度睡眠时对其相应的抖动情况进行计时监测；当人体处于深度睡眠时，人体各部位的肌肉和大脑组织都达到放松状态，不会出现身体抖动的情况，并对其相应的情况进行计时监测。步骤五、无线通信数据传输；将步骤三或步骤四中的数据通过传感网络、网关和公共网络传输至客户端，完成对数据的采集和存储，通信过程采用了OSAL操作系统。其中该三轴运动传感器选择模式分为将人体数据进行运动监测和睡眠监测；步骤二中具体处理方法是采用小波变换滤波的方式；为了数据的准确性，去除重力加速度的影响，还采用了时域和频域共同滤波，将三维空间中的X、Y、Z三轴投射到水平坐标系上，得到相应的加速度数值，通过小波变换滤波将数据信号进行滤波，便得到ADXL345三轴加速度在水平面上的加速度数值；步骤三中采取人体加速度值若连续出现2秒的数据时，步与步之间的时间间隔不超过3秒，进入运动检测模式，根据使用者的动态阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的系统，包括被监测对象(1)，其特征在于:智能穿戴装置安装在背监测对象(1)上，且该智能穿戴装置通过无线连接方式与客户端(2)连接，其中智能穿戴装置包括加速度传感器(3)、数据预处理模块(4)、监测模块(9)、数据存数模块(5)和无线通信传输模块(6)，且该加速度传感器(3)与被监测对象(1)的输出端连接，该无线通信传输模块(6)与客户端的输入端连接，而加速度传感器(3)、数据预处理模块(4)、监测模块(9)、数据存数模块(5)和无线通信传输模块(6)彼此依次连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的系统，包括被监测对象(1)，其特征在于:智能穿戴装置安装在背监测对象(1)上，且该智能穿戴装置通过无线连接方式与客户端(2)连接，其中智能穿戴装置包括加速度传感器(3)、数据预处理模块(4)、监测模块(9)、数据存数模块(5)和无线通信传输模块(6)，且该加速度传感器(3)与被监测对象(1)的输出端连接，该无线通信传输模块(6)与客户端的输入端连接，而加速度传感器(3)、数据预处理模块(4)、监测模块(9)、数据存数模块(5)和无线通信传输模块(6)彼此依次连接。2.根据权利要求1所述的一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的系统，其特征在于：所述监测模块(9)包括睡眠监测模块(7)和运动监测模块(8)。3.根据权利要求1所述的一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的系统，其特征在于：所述客户端包括手机端或平板电脑端。4.一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法，其特征在于：该方法通过三轴运动传感器获取被监测对象在运动和睡眠状态下人体的运动信号，并将其进行小波变换滤波和数据处理，通过无线通信传输方式将处理后的数据传输出给客户端，客户端通过无线传输的方式进行接收数据，且该后台服务器采用C/S和B/S混合结构对数据进行分析处理。5.根据权利要求4所述的一种基于智能穿戴设备的运动与睡眠监测的方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、数据采集；采用三轴运动传感器获取被监测对象的三维运动加速度数据，该加速度数据主要采集的是X、Y、Z轴三个方向上的原始加速度值；步骤二、数据预处理；将被监测对象的数据进行误差校正、数据滤波和数据处理；步骤三、运动监测；根据被监测对象运动行走时的姿势不同，摆臂幅值不同，在控制处理装置中对动态阀值进行计算A＝0.5*(Amax+Amin)，设定相关运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇红，李月婷，刘超，甘航萍，庞雪，王肖芳，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52