本申请公开了基于多传感器融合的康复鞋，包括鞋底，所述鞋底内设有数据采集模块，所述数据采集模块包括处理单元、与所述处理单元电连接的压力检测单元、六轴传感器单元和无线通讯单元，所述压力检测单元包括多个分布于鞋底用于获取足底压力值的压力传感器，所述六轴传感器单元包括用于获取三轴加速度值的三轴加速度传感器和用于获取三轴角速度值的三轴角速度传感器。本申请提供了一种基于压力检测单元与六轴传感器单元的康复鞋，通过识别用户的足底压力及移动加速度的异常数据，以准确发现用户是否处于跌倒异常步态，有效及时发现或施救处于跌倒异常步态中的用户。救处于跌倒异常步态中的用户。救处于跌倒异常步态中的用户。
【技术实现步骤摘要】
基于多传感器融合的康复鞋、监测分析方法及存储介质
[0001]本申请涉及穿戴式电子设备
，尤其涉及一种基于多传感器融合的康复鞋、监测分析方法及存储介质。
技术介绍
[0002]人体步态在反映机体的健康状况、下肢运动机能以及病症方面具有重要的参考意义。
[0003]老年人由于神经系统老化、运动系统易受损伤等原因，易受运动障碍疾病的困扰。当神经系统或运动系统受到疾病影响时，人体运动功能也会受损，外在步态会受到影响，表现为步态异常。同时，老年人由于身体机能减弱，行动不便，容易发生跌倒并出现其他危险情况，诱发身体组织、器官等其他部位的损伤，严重的甚至会危及生命。因此对人体的步态进行实时监测与分析，及时发现异常活动和身体变化，提供预警与相应救援机制，或者协助康复训练等，具有重大的意义。为了有效识别用户是否出现跌倒状态或异常步态，需要设计一种基于多维度监控用户足底步态的康复鞋以及基于该康复鞋采集的多维度数据融合的监控分析方法。
技术实现思路
[0004]为了精准监测跌倒或预跌倒的异常步态，本申请提供了一种基于多传感器融合的康复鞋、监测分析方法及存储介质。
[0005]本申请由以下技术方案实现的：
[0006]基于多传感器融合的康复鞋，包括鞋底，所述鞋底内设有数据采集模块，所述数据采集模块包括处理单元、与所述处理单元电连接的压力检测单元、六轴传感器单元和无线通讯单元，所述压力检测单元包括多个分布于鞋底用于获取足底压力值的压力传感器，所述六轴传感器单元包括用于获取三轴加速度值的三轴加速度传感器和用于获取三轴角速度值的三轴角速度传感器。
[0007]如上所述的基于多传感器融合的康复鞋，所述鞋底包括底层、位于所述底层上方的中层和位于所述中层上方的鞋垫层，所述压力检测单元设于所述中层表面并嵌入至所述鞋垫层内。
[0008]如上所述的基于多传感器融合的康复鞋，所述中层的两端的压力传感器数量多于所述中层中部的压力传感器数量。
[0009]如上所述的基于多传感器融合的康复鞋，所述数据采集模块还包括与所述处理单元电连接的温湿度传感器单元，所述温湿度传感器单元包括设于所述中层的两端的温湿度传感器。
[0010]如上所述的基于多传感器融合的康复鞋，所述数据采集模块还包括与所述处理单元电连接的GPS定位模块、语音提示单元与电源管理单元，所述处理单元、六轴传感器单元、无线通讯单元、GPS定位模块、语音提示单元与电源管理单元集成在一线路板中，所述底层
设有用于容纳所述线路板的凹槽，所述凹槽内设有与所述电源管理单元电连接的电池。
[0011]如上所述的基于多传感器融合的康复鞋，所述数据采集模块还包括与所述电池电连接的充电管理单元，所述鞋底外侧设有与充电管理单元电连接的电源接口以及与所述处理单元电连接的充电指示灯。
[0012]本申请还提供了监测分析方法，包括如下步骤：
[0013]S1、接收无线通讯单元每隔预设时间段发送的由压力检测单元在对应预设时间段内获取到的足底压力值数据及由六轴传感器单元在对应预设时间段内获取到的三轴加速度值数据和三轴角速度值数据；
[0014]S2、将相邻的两个预设时间段作为步态分析窗口，并将步态分析窗口内每一时刻的最大足底压力值数据作为步态分析窗口数据；
[0015]S3、根据步态分析窗口内的最大足底压力值数据变化判断步态分析窗口内是否存在非正常运动步态时段；
[0016]S4、若存在非正常运动步态时段，则在步态分析窗口内，将非正常运动步态时段前最靠近非正常运动步态时段且最大足底压力值等于预设步态阈值的时刻作为起始时间点，并将起始时间点后的时间段作为非正常运动步态分析窗口，将非正常运动步态分析窗口内每一时刻的最大足底压力值、三轴加速度值和三轴角速度值作为非正常运动步态分析窗口数据，同步进行如下步骤：
[0017]S51、判断非正常运动步态分析窗口内每一时刻的最大足底压力值是否大于预设的步态阈值，若否，则输出疑似跌倒结果；
[0018]S52、根据非正常运动步态分析窗口内每一时刻的三轴加速度值计算非正常运动步态分析窗口内的三轴加速度平均值，并根据三轴加速度平均值计算与静止三轴加速度(0,0，g)的相关性系数，判断计算得出的相关性系数是否大于预设的相关性系数阈值，若否，则输出疑似跌倒结果，其中g为重力加速度；
[0019]S53、根据非正常运动步态分析窗口内每一时刻的三轴加速度值计算对应的合加速度值，并根据非正常运动步态分析窗口内的合加速度值的变化计算合加速度变化值方差，判断计算得出的合加速度变化值方差是否大于预设的方差阈值，若是，则输出疑似跌倒结果；
[0020]S6、若步骤S51、步骤S52、步骤S53中，任意两个步骤均输出疑似跌倒结果，则输出跌倒状态结果。
[0021]如上所述的监测分析方法，在步骤S3中，具体包括如下步骤：
[0022]识别步态分析窗口内对应时段的最大足底压力值数据变化是否满足支撑相与摆动相的切换，若是，则判断为正常运动步态时段，若否，则判断为非正常运动步态时段。
[0023]本申请还提供了存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述监测分析方法的步骤。
[0024]与现有技术相比，本申请有如下优点：
[0025]1、本申请提供了一种基于压力检测单元与六轴传感器单元的康复鞋，通过识别用户的足底压力及移动加速度的异常数据，并通过这些数据的融合，可多角度、多维度反应步态特征，以精准发现用户是否处于跌倒的异常步态，有效及时发现或施救处于跌倒异常步态中的用户。
[0026]2、本申请提供了监测分析方法，首先通过识别步态分析窗口内是否存在非正常运动步态时段，并在存在非正常运动步态时段时根据最大足底压力值数据、三轴加速度值和合加速度值等多维度数据精准判断用户是否出现跌倒状态，该方法充分利用步态参数特征，识别速度快且识别结果精准。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0028]图1是基于多传感器融合的康复鞋的结构示意图。
[0029]图2是数据采集模块的结构框图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他全部实施例，都属于本申请保护的范围。
[0031]如图1和图2所示，本实施例公开了一种基于多传感器融合的康复鞋，包括鞋底1和鞋帮4，所述鞋底1内设有数据采集模块2，所述数据采集模块2包括处理单元21、与所述处理单元21电连接的压力检测单元22、六轴传感器单元23和无线通讯单元24，具体地，所述处理单元21为ARM处理器、单片机或者DSP，所述无线通讯单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于多传感器融合的康复鞋，包括鞋底(1)，其特征在于，所述鞋底(1)内设有数据采集模块(2)，所述数据采集模块(2)包括处理单元(21)、与所述处理单元(21)电连接的压力检测单元(22)、六轴传感器单元(23)和无线通讯单元(24)，所述压力检测单元(22)包括多个分布于鞋底(1)用于获取足底压力值的压力传感器，所述六轴传感器单元(23)包括用于获取三轴加速度值的三轴加速度传感器和用于获取三轴角速度值的三轴角速度传感器。2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的康复鞋，其特征在于，所述鞋底(1)包括底层(11)、位于所述底层(11)上方的中层(12)和位于所述中层(12)上方的鞋垫层(13)，所述压力检测单元(22)设于所述中层(12)表面并嵌入至所述鞋垫层(13)内。3.根据权利要求2所述的基于多传感器融合的康复鞋，其特征在于，所述中层(12)的两端的压力传感器数量多于所述中层(12)中部的压力传感器数量。4.根据权利要求2所述的基于多传感器融合的康复鞋，其特征在于，所述数据采集模块(2)还包括与所述处理单元(21)电连接的温湿度传感器单元(25)，所述温湿度传感器单元(25)包括设于所述中层(12)的两端的温湿度传感器。5.根据权利要求2所述的基于多传感器融合的康复鞋，其特征在于，所述数据采集模块(2)还包括与所述处理单元(21)电连接的GPS定位模块(26)、语音提示单元(27)与电源管理单元(28)，所述处理单元(21)、六轴传感器单元(23)、无线通讯单元(24)、GPS定位模块(26)、语音提示单元(27)与电源管理单元(28)集成在一线路板(29)中，所述底层(11)设有用于容纳所述线路板(29)的凹槽(14)，所述凹槽(14)内设有与所述电源管理单元(28)电连接的电池(30)。6.根据权利要求5所述的基于多传感器融合的康复鞋，其特征在于，所述数据采集模块(2)还包括与所述电池(30)电连接的充电管理单元(31)，所述鞋底(1)外侧设有与充电管理单元(31)电连接的电源接口(32)以及与所述处理单元(21)电连接的充电指示灯(33)。7.监测分析方法，其特征在于，包括如下步骤：S1...
【专利技术属性】
技术研发人员：江刚，徐路瑶，王剑飞，王维永，何志华，
申请(专利权)人：中山市华南理工大学现代产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。