【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及室外定位，具体涉及一种阿尔茨海默病患者防走失监护系统。
技术介绍
1、阿尔茨海默病是一种起病隐匿的进行性发展的神经退行性疾病，临床上以记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等全面性痴呆表现为特征，病因迄今未明。患有阿尔茨海默病的患者很容易走丢，并且患者不记得自己的住址。
2、在授权公告号为cn 205680355 u的技术专利中公开了一种防走失吊牌，包括外壳、喇叭，及外壳内的处理模块、无线通信模块、存储模块、电源模块和gps定位模块，外壳表面设有按钮，无线通信模块、存储模块、电源模块、按钮和喇叭均与处理模块电联接，外壳上设置有固定装置。本吊牌可播报病人的住址或者病房位置信息，有助于帮助患者回家；同时可以定位追踪病人的位置，患者一旦离开时间过长，医护人员或者家属可以通过gps定位寻踪。
3、然而，上述公开的防走失吊牌及其它大部分相关现有技术均存在一个共同的问题，就是室外定位的精确度和连续性较差，导致室外定位不够准确，无法有效解决阿尔茨海默病患者容易走失的问题。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种阿尔茨海默病患者防走失监护系统，能够有效克服现有技术所存在的室外定位的精确度和连续性较差的缺陷。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
5、一种阿尔茨海默病患者防走失监护系统
6、所述控制单元通过数据采集模块从惯性传感器采集加速度数据和角速度数据，从磁力传感器采集磁场数据，从gps接收器采集gps定位数据，并利用步行状态判断模块根据加速度数据判断步行状态，所述控制单元通过步行方向判断模块根据加速度数据、角速度数据和磁场数据判断步行方向，并利用移动轨迹计算模块基于步行状态和步行方向计算移动轨迹，所述控制单元通过第二定位结果生成模块根据移动轨迹和gps定位数据生成第二定位结果，并利用高精度定位结果生成模块结合第一定位结果、第二定位结果生成高精度定位结果，所述控制单元通过距离判断模块判断高精度定位结果与初始位置坐标之间的距离，并利用预警信息发送模块在距离大于预设阈值时向预设联系人发送预警信息。
7、优选地，所述初始位置坐标确定模块根据与移动终端相连的基站确定患者的初始位置坐标，包括：
8、移动终端连接周围邻近基站，同时获取连接基站的位置信息和区域识别码信息；
9、当连接基站的数量小于4个，且根据区域识别码信息确认连接基站处于同一区域时，利用三边定位算法计算得到患者的初始位置坐标；
10、当连接基站的数量不小于4个时，则通过计算信号到达时间得到移动终端与连接基站之间的距离来确定患者的初始位置坐标。
11、优选地，所述移动轨迹三维信息获取模块基于初始位置坐标获取移动轨迹三维信息，包括：
12、将患者的初始位置坐标作为惯导积分算法的初始位置，利用惯导积分算法和行人轨迹推算算法进行位置坐标的连续递推，得到移动轨迹三维信息。
13、优选地，所述将患者的初始位置坐标作为惯导积分算法的初始位置，利用惯导积分算法和行人轨迹推算算法进行位置坐标的连续递推，得到移动轨迹三维信息，包括：
14、获取从惯性传感器采集的加速度数据和角速度数据，并基于加速度数据和角速度数据建立误差模型；
15、将患者的初始位置坐标作为惯导积分算法的初始位置，利用惯导积分算法对建模后的加速度数据和角速度数据进行融合，求解出移动轨迹三维信息；
16、其中，移动轨迹三维信息包括三维位置信息、三维速度信息和三维姿态信息。
17、优选地，所述卫星定位结果获取模块获取卫星定位结果，包括：
18、利用双向长短期记忆网络对室外卫星定位源提供的位置信息进行误差评估处理，剔除异常观测值和虚假位置值，得到卫星定位结果。
19、优选地，所述第一定位结果生成模块根据基站定位结果、移动轨迹三维信息和卫星定位结果生成第一定位结果，包括：
20、利用抗差卡尔曼滤波对基站定位结果、移动轨迹三维信息和卫星定位结果进行位置融合处理，得到第一定位结果。
21、优选地，所述步行状态判断模块根据加速度数据判断步行状态，包括：
22、计算最近一段时间内各采样点的加速度模长|a|及其方差σa：
23、
24、当方差σa小于预设值时，则判断患者当前处于静止状态，否则进一步计算加速度模长|a|的变化周期τa及这段时间的周期数n，周期数n即这段时间内步行的步数。
25、优选地，所述步行方向判断模块根据加速度数据、角速度数据和磁场数据判断步行方向，包括：
26、将加速度数据近似为重力场方向，将磁场数据近似为正北方向，基于加速度数据和磁场数据计算移动终端的绝对静态朝向θs，并基于角速度数据积分求解移动终端的动态朝向θd，根据绝对静态朝向θs和动态朝向θd利用互补滤波融合得到移动终端的稳定朝向θ，即步行方向。
27、优选地，所述移动轨迹计算模块基于步行状态和步行方向计算移动轨迹，包括：
28、计算最近一段时间内各采样点的步长l：
29、
30、其中，a、b为模型参数，aavg、amax、amin分别为最近一段时间内各采样点的加速度模长|a|的平均值、最大值、最小值；
31、将步数n、步行方向θ和步长l共同构成步伐向量，将最近一段时间内步伐向量累加，得到二维平面内的连续的移动轨迹。
32、优选地，所述第二定位结果生成模块根据移动轨迹和gps定位数据生成第二定位结果，包括：
33、利用粒子滤波对实时更新的移动轨迹和gps定位数据进行轨迹融合处理，得到第二定位结果。
34、(三)有益效果
35、与现有技术相比，本专利技术所提供的一种阿尔茨海默病患者防走失监护系统，具有以下有益效果：
36、1)初始位置坐标确定模块根据与移动终端相连的基站确定患者的初始位置坐标，基站定位结果获取模块获取基站定位结果，移动轨迹三维信息获取模块基于初始位置坐标获取移动轨迹三维信息，卫星定位结果获取模块获取卫星定位结果，第一定位结果生成模块利用抗差卡尔曼滤波对基站定位结果、移动轨迹三维信息和卫星定位结果进行位置融合处理，从而能够得到精确度较高的第一定位结果；...
【技术保护点】
1.一种阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：包括控制单元，以及患者携带的具有惯性传感器、磁力传感器和GPS接收器的移动终端，所述控制单元通过初始位置坐标确定模块根据与移动终端相连的基站确定患者的初始位置坐标，并利用基站定位结果获取模块获取基站定位结果，所述控制单元通过移动轨迹三维信息获取模块基于初始位置坐标获取移动轨迹三维信息，并利用卫星定位结果获取模块获取卫星定位结果，所述控制单元通过第一定位结果生成模块根据基站定位结果、移动轨迹三维信息和卫星定位结果生成第一定位结果；
2.根据权利要求1所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述初始位置坐标确定模块根据与移动终端相连的基站确定患者的初始位置坐标，包括：
3.根据权利要求2所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述移动轨迹三维信息获取模块基于初始位置坐标获取移动轨迹三维信息，包括：
4.根据权利要求3所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述将患者的初始位置坐标作为惯导积分算法的初始位置，利用惯导积分算法和行人轨迹推算算法进行位置坐标的连续递推，得到
5.根据权利要求3所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述卫星定位结果获取模块获取卫星定位结果，包括：
6.根据权利要求5所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述第一定位结果生成模块根据基站定位结果、移动轨迹三维信息和卫星定位结果生成第一定位结果，包括：
7.根据权利要求1所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述步行状态判断模块根据加速度数据判断步行状态，包括：
8.根据权利要求7所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述步行方向判断模块根据加速度数据、角速度数据和磁场数据判断步行方向，包括：
9.根据权利要求8所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述移动轨迹计算模块基于步行状态和步行方向计算移动轨迹，包括：
10.根据权利要求9所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述第二定位结果生成模块根据移动轨迹和GPS定位数据生成第二定位结果，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：包括控制单元，以及患者携带的具有惯性传感器、磁力传感器和gps接收器的移动终端，所述控制单元通过初始位置坐标确定模块根据与移动终端相连的基站确定患者的初始位置坐标，并利用基站定位结果获取模块获取基站定位结果，所述控制单元通过移动轨迹三维信息获取模块基于初始位置坐标获取移动轨迹三维信息，并利用卫星定位结果获取模块获取卫星定位结果，所述控制单元通过第一定位结果生成模块根据基站定位结果、移动轨迹三维信息和卫星定位结果生成第一定位结果；
2.根据权利要求1所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述初始位置坐标确定模块根据与移动终端相连的基站确定患者的初始位置坐标，包括：
3.根据权利要求2所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述移动轨迹三维信息获取模块基于初始位置坐标获取移动轨迹三维信息，包括：
4.根据权利要求3所述的阿尔茨海默病患者防走失监护系统，其特征在于：所述将患者的初始位置坐标作为惯导积分算法的初始位置，利用惯导积分算法和行人轨迹推算...
【专利技术属性】
技术研发人员：王姝梅，张环环，王晨，刘冲，屈征，张晴晴，丑丽莎，孙川川，刘学军，
申请(专利权)人：天津医科大学朱宪彝纪念医院天津医科大学代谢病医院，天津代谢病防治中心，
类型：发明
国别省市：
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