【技术实现步骤摘要】
一种基于陀螺仪和水深传感器的溺水检测方法及标签
：本专利技术属于游泳器材
，具体涉及一种基于陀螺仪和水深传感器的婴幼儿溺水检测方法及标签。
技术介绍
：近几年，婴幼儿游泳越来越受欢迎，但是随之而来的安全事故也不断出现，发生了多次婴幼儿溺水事件。因此，溺水检测装至关重要。现有的溺水检测装置很大一部分直接佩戴在婴儿身上，通过检测游泳者的身体姿态，判断是否溺水。如，专利CN110400445A公开了一种融合姿态、水深和时间信息的防溺水预警装置及方法，其通过传感器检测游泳者在水下的深度是否达到预定的溺水深度，若达到溺水深度则开始检测游泳者的水下姿态，判断游泳者姿势是否出现不符合正常规律的情况。专利CN108438173A公开了一种便携式智能溺水救生系统，其通过压力传感器、MEMS加速度计和陀螺仪获取的数据得到使用者的动态情况和姿态信息。上述装置虽然能够用于检测，但是存在一些问题：第一，对于游泳者，特别是儿童，不喜欢佩戴手环等物品，撕拉、啃咬会造成手环脱落；第二，在一些正常情况下，由于恶作剧等其他原因也会出现上述检测装置的判断条...
【技术保护点】
1.一种基于陀螺仪和水深传感器的溺水检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)获取某一时间间隔内所佩戴游泳圈旋转角度，通过游泳圈旋转角度变化值，确定是否发生仰翻，若检测到游泳圈旋转角度变化值超过仰翻阈值，认为发生仰翻，进行第(2)步，否则认为没有发生仰翻，进行第(3)步；/n(2)获取水深传感器数据，分析游泳圈旋转角度突变时刻对应的水深变化值，若水深变化超过水深阈值，则确认发生游泳圈仰翻导致的婴幼儿溺水事故，发送报警信息；/n(3)若游泳圈旋转角度变化值超过空载阈值，且水深变化超过水深阈值，则确认发生从泳圈中间坠入导致的婴幼儿溺水事故，发送报警信息。/n其中，仰翻阈值为...
【技术特征摘要】
1.一种基于陀螺仪和水深传感器的溺水检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取某一时间间隔内所佩戴游泳圈旋转角度，通过游泳圈旋转角度变化值，确定是否发生仰翻，若检测到游泳圈旋转角度变化值超过仰翻阈值，认为发生仰翻，进行第(2)步，否则认为没有发生仰翻，进行第(3)步；
(2)获取水深传感器数据，分析游泳圈旋转角度突变时刻对应的水深变化值，若水深变化超过水深阈值，则确认发生游泳圈仰翻导致的婴幼儿溺水事故，发送报警信息；
(3)若游泳圈旋转角度变化值超过空载阈值，且水深变化超过水深阈值，则确认发生从泳圈中间坠入导致的婴幼儿溺水事故，发送报警信息。
其中，仰翻阈值为发生游泳圈仰翻事故时，游泳圈旋转角度变化的经验值。水深阈值为游泳圈空载和负载时，游泳圈深度变化的经验值，该经验值与使用者的体重和游泳圈相关，该值可以在实际使用时直接采集。空载阈值为无负载时，游泳圈旋转角度变化的经验值，该值与游泳圈使用的水环境有关系，可以基于使用的水环境通过试验采集。
2.根据权利要求1所述的基于陀螺仪和水深传感器的溺水检测方法，其特征在于，步骤(1)中所述游泳圈旋转角度具体采用以下步骤获取：
建立陀螺仪的模型：
ωo＝ωt+ωb+ωn(1)
式中，ωo表示陀螺仪的输出值，ωt表示理想的测量值，ωb表示零点漂移，ωn表示测量噪声；
对陀螺仪测量得到的角速度，进行运算，如式(2)所示，可以得到包含有噪声的游泳圈运动角度，
式中，表示积分得到的角度，ωo表示陀螺仪的输出值，qbias表示陀螺漂移误差，dt表示采样时间间隔；
采用卡尔曼滤波对陀螺仪测量数据进行滤波，降低漂移误差和测量噪声的影响，
根据式(1)和式(2)，建立如式(3)所示的卡尔曼滤波模型：
式中，Xk表示k时刻状态，即为当前时刻需要的运动角度；Φ表示转移矩阵；Xk-1表示k-1时刻状态，即为上一时刻需要的运动角度；B表示输入增益矩阵，即为当前时刻陀螺仪测定的角速度；uk表示系统输入向量，即为采样时间；Wk表示系统噪声，符合均值为0，协方差为Q的正态分布；Zk表示测量余量；H表示测量矩阵；Vk表示测量噪声，符合均值为0，协方差为R的正态分布；
滤波步骤如下所示，
状态预测：
Xk|k-1＝ΦXk-1+Buk(4)
Pk|k-1＝ΦPk-1ΦT+Q(...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪刚，臧强，李彦，吴庭永，
申请(专利权)人：青岛联合创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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