一种基于蓝牙的医疗可穿戴设备智能交互方法技术

本发明专利技术公开了一种基于蓝牙的医疗可穿戴设备智能交互方法，对智能终端与监护设备的蓝牙连接逻辑进行改进；在智能终端上通过监护设备的距离及运动轨迹自动判别是否需要连接监护设备。在设备连接过程中，通过验证机制对设备身份进行识别，对于识别成功的设备实现自动连接。在设备连接数量达到上限时，自动断开不需要的设备连接，然后自动连接新设备。断开的旧连接被放置到挂起设备列表中，患者可以随时进行设备快速切换，重新连接旧连接。本发明专利技术中智能终端可以根据监护设备的运动轨迹自动判断是否需要连接监护设备。监护设备的连接可以自动化完成，避免用户进行复杂的操作，提高连接效率，优化用户使用体验。

A Bluetooth based intelligent interaction method for medical wearable devices

The invention discloses an intelligent interactive method of medical wearable equipment based on Bluetooth to improve the Bluetooth connection logic of the intelligent terminal and the monitoring device, and automatically determines whether the monitoring device is needed by the distance and the track of the monitoring device on the intelligent terminal. In the process of equipment connection, the identity of the device is identified by verifying mechanism, and automatic connection is achieved for identifying the successful equipment. When the number of equipment connections reaches the upper limit, the device connection is automatically disconnected and the new equipment is automatically connected. The disconnected old connections are placed in the list of Hang devices. Patients can switch quickly to connect old connections at any time. In the invention, the intelligent terminal can automatically decide whether or not to connect the monitoring device according to the movement track of the monitoring device. The connection of guardianship equipment can be completed automatically, avoiding complex operation of users, improving connection efficiency and optimizing user experience.

【技术实现步骤摘要】
一种基于蓝牙的医疗可穿戴设备智能交互方法
本专利技术属于医疗交互领域，尤其涉及一种基于蓝牙的医疗可穿戴设备智能交互方法。
技术介绍
随着软件及硬件水平的不断提高，越来越多的便携式监护设备走向普通家庭。如便携式血压检测设备、便携式心电检测设备、运动检测设备等等。这些便携式设备都有体积小、功耗低的特点，并且大多采用智能手机或平板电脑等作为数据基站，通过这些智能设备上的蓝牙模块与数据采集传感器进行连接。虽然通过蓝牙方式进行数据传输可以有效降低检测设备体积，增加设备的便携性，但是随着使用蓝牙进行通信的监护设备的数量不断提高，需要对监护设备的蓝牙连接方式及管理模式进行改进，如在多监护设备的场景下，应在保证连接安全的前提下尽量简化设备连接的流程，从而提高设备连接效率及患者交互体验。现有的设备连接管理中需要患者将监护设备与智能终端放置在一定距离内，然后通过智能终端进行蓝牙操作，手动进行蓝牙设备的配对和连接操作。对于有多个监护设备的场景，患者不仅需要手动连接多个设备，而且在设备连接数量到达上限时，需要患者手动断开不需要的设备连接后再连接新设备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于蓝牙的医疗可穿戴设备智能交互方法，对智能终端与监护设备的蓝牙连接逻辑进行改进；在智能终端上通过监护设备的距离及运动轨迹自动判别是否需要连接监护设备。在设备连接过程中，通过验证机制对设备身份进行识别，对于识别成功的设备实现自动连接。在设备连接数量达到上限时，自动断开不需要的设备连接，然后自动连接新设备。断开的旧连接被放置到挂起设备列表中，患者可以随时进行设备快速切换，重新连接旧连接。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于蓝牙的医疗可穿戴设备智能交互方法，该方法包括如下步骤：(1)监护设备准备就绪后广播自身状态，保证可以被智能终端扫描到；(2)智能终端在后台对附近监护设备进行扫描，当扫描到监护设备时，根据监护设备的RSSI值计算该监护设备与智能终端的距离，根据距离值获得该监护设备的运动轨迹，从而判断出该监护设备是否在靠近自己；若智能终端发现该监护设备在靠近自己，则主动向该监护设备发送身份验证请求，执行步骤(3)，否则不做交互处理；(3)监护设备接收到智能终端发送的身份验证请求后，若验证通过后，则与智能终端建立连接，若验证失败，则向智能终端发送错误信息。进一步地，所述步骤(2)中，通过监护设备的蓝牙信号强度判断其距离及运动轨迹，具体如下：当智能终端扫描到附近的监护设备后，智能终端可以获得该监护设备的名称name、设备号id和RSSI值信息；根据RSSI值计算出监护设备距离智能终端的距离d，计算方法如下：其中，RSSI为监护设备信号强度；A为智能终端和监护设备相隔1米时监护设备的信号强度；n为环境衰减因子；通过连续记录监护设备的距离d，可以得到一组与时间t相关的距离D；通过最小二乘法对D进行直线拟合得到监护设备相对于智能终端的运动轨迹；设待拟合直线为：d＝a+bt；其中，a代表截距，b代表斜率；对于相同时间间隔测量所得的N组数据(ti，di),i＝1,2……，N，用最小二乘法估计参数时，要求观测值di的偏差的加权平方和为最小，即下式的值最小：上试分别对a、b求偏导得：整理后得到方程组：解上述方程后得到参数a和参数b的最佳估计值：从参数b的取值求得监护设备相对于智能终端是在远离还是在靠近：若b>0，则监护设备在远离智能终端；若b<0，则监护设备在靠近智能终端。进一步地，所述步骤(3)中，智能终端向监护设备发送的身份验证请求中包含采用JWT(JSONWebTokens)标准的Token值，记为Toke_a，该Token值包括三部分：header、payload、signature，每部分之间用点进行分割，通过Base64进行编码；监护设备根据Toke_a验证智能终端身份，验证通过后，监护设备向智能终端发送Token_b，智能终端通过Token_b验证监护设备身份，双方身份验证均通过后连接正式建立。进一步地，智能终端可以连接任意数量的监护设备，具体为：当新的监护设备连接时，智能终端检测当前连接的监护设备数量是否超过蓝牙连接限制，若超过限制，则通过LRU算法从当前连接的设备列表中选出一个旧连接挂起，然后连接新的监护设备；选出的旧连接对应的监护设备被放在挂起的设备列表中，如果有需要，患者可以随时从挂起的设备列表中恢复连接。进一步地，通过LRU算法从当前连接的监护设备列表中选出一个旧连接挂起，具体为：将已连接设备列表以链表形式进行存储，记为链表L；对于每个已连接的监护设备，智能终端在链表L中保存对该监护设备的访问时间t；根据每个监护设备的访问时间t对链表L进行排序；若有新的监护设备需要连接，则将该监护设备的信息存储在链表的头部，并根据链表尾部存储的监护设备信息将对应的监护设备挂起；若已存在于链表L中的监护设备被再次访问，则将L中存储的与被访问的监护设备对应的信息存储到链表头部，并更新对应时间t。本专利技术的有益效果是：1.智能终端可以根据监护设备的运动轨迹自动判断是否需要连接监护设备。监护设备的连接可以自动化完成，避免用户进行复杂的操作，提高连接效率，优化用户使用体验。2.设备连接过程中使用Token验证机制对设备身份进行验证，可以有效阻止对设备的非法访问。3.对于多监护设备的场景，本专利技术在监护设备连接数量超过限制时，通过LRU算法挑选出不常使用的监护设备断开连接，进而降低监护设备频繁断开和重新连接的概率，大大提高设备管理的效率。附图说明图1为本专利技术方法整体流程示意图；图2为运动轨迹判断流程图；图3为身份验证流程图；图4为设备连接状态转换流程图；图5为LRU算法示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术提供的基于蓝牙的医疗可穿戴设备智能交互方法，如图1所示，包括如下步骤：(1)监护设备准备就绪后广播自身状态，保证可以被智能终端扫描到；(2)智能终端在后台对附近监护设备进行扫描，当扫描到监护设备时，根据监护设备的RSSI值计算该监护设备与智能终端的距离，根据距离值获得该监护设备的运动轨迹，从而判断出该监护设备是否在靠近自己；若智能终端发现该监护设备在靠近自己，则主动向该监护设备发送身份验证请求，执行步骤(3)，否则不做交互处理；可通过监护设备的蓝牙信号强度判断其距离及运动轨迹，如图2所示，具体如下：以跨平台开发技术为例，当智能终端扫描到附近的监护设备后，智能终端可以获得该监护设备的名称name、设备号id和RSSI值信息，如下所示：根据RSSI值计算出监护设备距离智能终端的距离d，计算方法如下：其中，RSSI为监护设备信号强度；A为智能终端和监护设备相隔1米时监护设备的信号强度；n为环境衰减因子，本实施例中参数A取值59，参数n取值2.0；通过连续记录监护设备的距离d，可以得到一组与时间t相关的距离D；通过最小二乘法对D进行直线拟合得到监护设备相对于智能终端的运动轨迹；设待拟合直线为：d＝a+bt；其中，a代表截距，b代表斜率；对于相同时间间隔测量所得的N(可取值20)组数据(ti，di),i＝1,2……，N，用最小二乘法估计参数时，要求观测值di的偏差的加权平方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于蓝牙的医疗可穿戴设备智能交互方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)监护设备准备就绪后广播自身状态，保证可以被智能终端扫描到；(2)智能终端在后台对附近监护设备进行扫描，当扫描到监护设备时，根据监护设备的RSSI值计算该监护设备与智能终端的距离，根据距离值获得该监护设备的运动轨迹，从而判断出该监护设备是否在靠近自己；若智能终端发现该监护设备在靠近自己，则主动向该监护设备发送身份验证请求，执行步骤(3)，否则不做交互处理；(3)监护设备接收到智能终端发送的身份验证请求后，若验证通过后，则与智能终端建立连接，若验证失败，则向智能终端发送错误信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于蓝牙的医疗可穿戴设备智能交互方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)监护设备准备就绪后广播自身状态，保证可以被智能终端扫描到；(2)智能终端在后台对附近监护设备进行扫描，当扫描到监护设备时，根据监护设备的RSSI值计算该监护设备与智能终端的距离，根据距离值获得该监护设备的运动轨迹，从而判断出该监护设备是否在靠近自己；若智能终端发现该监护设备在靠近自己，则主动向该监护设备发送身份验证请求，执行步骤(3)，否则不做交互处理；(3)监护设备接收到智能终端发送的身份验证请求后，若验证通过后，则与智能终端建立连接，若验证失败，则向智能终端发送错误信息。2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的医疗可穿戴设备智能交互方法，其特征在于，所述步骤(2)中，通过监护设备的蓝牙信号强度判断其距离及运动轨迹，具体如下：当智能终端扫描到附近的监护设备后，智能终端可以获得该监护设备的名称name、设备号id和RSSI值信息；根据RSSI值计算出监护设备距离智能终端的距离d，计算方法如下：其中，RSSI为监护设备信号强度；A为智能终端和监护设备相隔1米时监护设备的信号强度；n为环境衰减因子；通过连续记录监护设备的距离d，可以得到一组与时间t相关的距离D；通过最小二乘法对D进行直线拟合得到监护设备相对于智能终端的运动轨迹；设待拟合直线为：d＝a+bt；其中，a代表截距，b代表斜率；对于相同时间间隔测量所得的N组数据(ti，di),i＝1,2……，N，用最小二乘法估计参数时，要求观测值di的偏差的加权平方和为最小，即下式的值最小：上试分别对a、b求偏导得：整理后得到方程组：解上述方程后得到参数a和参数b的最佳估计值：从参数b的取值求得监护设备相对于智能终端是在远离还是在靠近：若b>0，则监护设备在...

【专利技术属性】
技术研发人员：田雨，马志彬，周天舒，王昱，李劲松，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33