一种基于静电场感应的人体运动检测方法及其应用技术

本发明专利技术属于可穿戴式设备领域，具体公开一种基于静电场感应的人体运动检测方法及其应用，方法包括：将电容器的一侧固定在人体局部表面；测量人体局部表面以及电容器相对人体局部表面的另一侧分别通过静电场感应所产生的电压V

A human motion detection method based on electrostatic field induction and its application

【技术实现步骤摘要】
一种基于静电场感应的人体运动检测方法及其应用
本专利技术属于可穿戴式设备领域，更具体地，涉及一种基于静电场感应的人体运动检测方法及其应用。
技术介绍
目前可穿戴式设备在很多的领域得到广泛的应用，诸如运动和手势识别、健康保健监控以及老人护理等。其中，加速度传感器的功耗得到高度的关注，市面上最低的加速度计的功耗在400-1000μW，最新的研究设备仅消耗36μW。凭借着低功耗的设备，加速度计得以广泛应用于各种场景下。然而，在感知人体运动方式上，大部分的方法都是通过陀螺仪或者是加速度传感器来测量加速度或角速度信息，来感知人体运动状态变换，这需要一直通电工作，以测量加速度信息，造成功耗较大。另外，传统的感测设备仅能感测人体配戴位置的运动，并不能感测非佩戴位置的身体运动信息，这对人体运动检测有一定的局限性。需要预先根据实际应用场景确定待检测位置，同时需要根据待检测位置确定固定方式，而往往传感器的固定位置是一定的，例如手腕，人体其他位置无法固定，这因而仅能通过检测人体手腕是否运动来满足人体运动检测需要。但是人体手腕不运动的情况下，人体其他位置是有可能运动的，这造成现有检测设备仅能通过检测人体固定位置的运动来检测整个人体运动，同时不能根据人体的运动信号来判断人体运动类型，灵敏度低，因而现有检测设备应用受限，不能满足人们日益增加的人体运动感测需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于静电场感应的人体运动检测方法及其应用，用以解决现有人体运动传感设备功耗高的技术问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于静电场感应的人体运动检测方法，包括：S1、将电容器的一侧固定在人体局部表面；S2、测量所述人体局部表面以及电容器相对所述人体局部表面的另一侧分别通过静电场感应所产生的电压VB和电压VR；S3、对所述电压VB和所述电压VR做差处理，得到所述电容器两侧的电压信号，若当前时刻的所述电压信号相对前一时刻发生变化且变化超过阈值，则判断人体发生运动。本专利技术的有益效果是：本专利技术将电容器固定在人体局部的表面，基于人与环境之间的静态电场，获取人体局部表面以及电容器相对人体局部表面的另一侧分别通过静电场感应所产生的电压，根据两个电压的差值得到电容器电压，当人体发生运动，固定在人体表面的电容器两侧的电压会发生变化，电容器电压发生变化，基于电容器电压变化来感知人体是否运动。该方法不发射任何信号，仅测量身体任何单个局部位置的电压，相比加速度计和陀螺仪，具备更低的功耗，方法简单，实用性强。上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述电容器为薄膜电容器。进一步，所述S3中，将当前时刻的所述电压信号与前一时刻的所述电压信号做比较之前，还包括：对所述电压信号进行放大、去噪处理，得到新的电压信号。本专利技术的进一步有益效果是：对测量得到的电容器两侧的电压信号进行放大、去噪处理，以便感知微小的人体运动，同时避免噪声干扰，提高人体是否运动以及运动类型的识别灵敏度。本专利技术该提供一种基于静电场感应的人体运动检测装置，包括：处理电路，导电固定件，电容器，以及分别固定于所述电容器两侧面的第一电路板和第二电路板；所述导电固定件用于将所述电容器固定于人体局部表面，使得所述第一电路板贴合于所述人体局部表面；所述处理电路与所述第一电路板电连接并设置于所述第二电路板上，用于获取所述人体局部表面以及电容器相对所述人体局部表面的另一侧分别通过静电场感应所产生的电压VB和电压VR，并对所述电压VB和所述电压VR做差处理，得到所述电容器两侧的电压信号，若当前时刻的所述电压信号相对前一时刻发生变化且变化超过阈值，则判断人体发生运动。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出一种基于静电场感应的人体运动传感器，在电容器两侧引入电路板，导电固定件与第一电路板电连接，通过第一电路板实现人体与周围环境之间通过电容耦合所得的电压的获取并传输给处理电路，同时，通过第二电路板实现电容器另一侧与周围环境之间通过电容耦合所得的电压的获取并传输给处理电路，通过对两个电压做差处理得到电容器两侧电压信号，基于该电压信号可以提取与加速度计相似的人体运动信息，但是功耗却可以低几个数量级。通过电容耦合的传感方式是完全被动的，依靠人与环境之间的静态电场，不发射任何信号，仅测量身体上任何单个位置的电压。相比于加速度计和陀螺仪，该方法具备更低的功耗就可以测量人体的运动状态，可以用于简单的人体运动识，实用性强。进一步，所述电容器为薄膜电容器。进一步，所述处理电路将当前时刻的所述电压信号与前一时刻的所述电压信号做比较之前，还用于：对所述电压信号进行放大、去噪处理，得到新的电压信号。本专利技术的进一步有益效果是：对测量得到的电容器两侧的电压信号进行放大、去噪处理，以便感知微小的人体运动，同时避免噪声干扰，提高人体是否运动以及运动类型的识别灵敏度。本专利技术还提供一种陀螺仪的启停控制方法，采用如上所述的任一种基于静电场感应的人体运动检测方法，判断人体是否发生运动，若是，控制陀螺仪开启，若否，控制陀螺仪关停。本专利技术的有益效果是：采用上述基于静电场感应的人体运动检测方法，判断人体是否运动，以唤醒陀螺仪，以低功耗的方式监测人体运动与否，在人体不运动时，保持陀螺仪处于休眠状态，在人体运动时来唤醒陀螺仪，极大降低应用陀螺仪的功耗。本专利技术还提供一种如上所述的任一种基于静电场感应的人体运动检测方法的应用，用于基于差值信号的特征变化，通过机器学习进行人体运动状态的分类。本专利技术的有益效果是：采用上述基于静电场感应的人体运动检测方法，得到不同运动状态对应的不同波形特征的电压信号，基于不同的电压信号通过机器学习，以用于人体运动状态的分类，因功耗低进而成本低。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于静电场感应的人体运动检测方法的流程框图；图2为本专利技术实施例提供的检测原理图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于静电场感应的人体运动检测装置示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例一一种基于静电场感应的人体运动检测方法100，如图1所示，包括：步骤110、将电容器的一侧固定在人体局部表面；步骤120、测量人体局部表面以及电容器相对人体局部表面的另一侧分别通过静电场感应所产生的电压VB和电压VR；步骤130、对电压VB和电压VR做差处理，得到电容器两侧的电压信号，若当前时刻的电压信号相对前一时刻发生变化且变化超过阈值，则判断人体发生运动。除了该感测电容器之外，身体和电容器相对人体局部表面的另一侧都分别通过CB和CR电容性耦合到环境。因此，可以简单地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于静电场感应的人体运动检测方法，其特征在于，包括：/nS1、将电容器的一侧固定在人体局部表面；/nS2、测量所述人体局部表面以及电容器相对所述人体局部表面的另一侧分别通过静电场感应所产生的电压V

【技术特征摘要】
1.一种基于静电场感应的人体运动检测方法，其特征在于，包括：
S1、将电容器的一侧固定在人体局部表面；
S2、测量所述人体局部表面以及电容器相对所述人体局部表面的另一侧分别通过静电场感应所产生的电压VB和电压VR；
S3、对所述电压VB和所述电压VR做差处理，得到所述电容器两侧的电压信号，若当前时刻的所述电压信号相对前一时刻发生变化且变化超过阈值，则判断人体发生运动。


2.根据权利要求1所述的一种基于静电场感应的人体运动检测方法，其特征在于，所述电容器为薄膜电容器。


3.根据权利要求1所述的一种基于静电场感应的人体运动检测方法，其特征在于，所述S3中，将当前时刻的所述电压信号与前一时刻的所述电压信号做比较之前，还包括：
对所述电压信号进行放大、去噪处理，得到新的电压信号。


4.一种基于静电场感应的人体运动检测装置，其特征在于，包括：
处理电路，导电固定件，电容器，以及分别固定于所述电容器两侧面的第一电路板和第二电路板；
所述导电固定件用于将所述电容器固定于人体局部表面，使得所述第一电路板贴合于所述人体局部表面；
所述处理电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：计健雄，郭鹏，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42