不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，系统包括耳戴式心率监测模块、个体姿态监测模块、个体定位模块、数据采集移动终端、后台服务器和客户端；所述耳戴式心率监测模块、所述个体姿态监测模块和所述个体定位模块均与所述数据采集移动终端相连，所述数据采集终端、所述后台服务器和所述客户端依次相连。本发明的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统能够实现特勤人员在执行特殊任务过程中的生理体征监测，并且能够将监测的信息直接回传到指挥中心处。
【专利说明】
不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种远程监测系统及方法，特别是涉及一种不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统。
【背景技术】
[0002]现有技术中，静态生命体征监测技术已比较成熟，具体的讲就是监测人体的心率、脉搏、血压等体征数据，应用场景包括老年人健康监测、运动员训练监测等等。但是静态体征监测技术多以接触式的感知手段为主。尽管现在出现了很多穿戴式监测设备，但是这些穿戴式监测设备或功能单一，或不能完成运动中的监测，而且这些穿戴式监测设备多以手机或移动设备作为采集设备，不能发送结果，因此不能满足特殊行业需求，比如消防救援、应急救援、公安侦查、野外探险等等。在实际的调研中发现，特勤人员身上会穿配戴特种装备，且会有大幅的运动，因此常规的生理特征监测技术很难适用于这些场景。
[0003]一些商用的公司，如芬兰polar公司、美国耐克公司等相继推出可穿戴式体征监测产品，如耐克的心率带、polar的心率带等。这些心率检测产品采用电极式的检测方法，通过蓝牙和相应的心理表连接，从而进行心理监测。此外，这些公司也生产了单独的心率表，这些心率表不能进行连续心理检测，应用范围受限。胸带式心率带对于特勤人员而言，佩戴较为不便，不能应用到特殊领域。
[0004]2012年美国迈欧开发了 m1 alpha阿尔法运动心率手表，它是全世界第一款能够进行连续心率测量的手表，通过蓝牙与手机进行连接，用户通过手机随时可查看心率数据。该款心率表可谓是心率表的革命产品，准确度很高。尽管阿尔法运动心率手表能够监测心率，但是佩戴在手腕上对于特勤人员来说仍然不是合适的位置。因为特勤人员经常会使用设备和环境进行交互，从而引起手臂的运动，对于心率监测有影响。
[0005]在连续心率检测方面，LG公司采用PerformTek公司的专利技术，开发了运动式耳机，能够进行心率连续监测，检测结果通过蓝牙发送到手机上，进行实时显示。根据PerformTek公司介绍，该技术可以利用运动传感器消除由于人体运动带来的伪迹。StevenLeBoeuf 等人的美国专利〈〈Apparatus and methods for monitoring phys1logical dataduring environmental interference))中详细介绍了该项技术，该专利提供了一种可穿戴式的人体体征监测装置和方法，该装置可以放到身体的不同部位，进行生理体征参数监测，如心率、血氧饱和度等，例如该装置可放置到耳朵里。
[0006]申请号为201280040652.7、发明名称为《独立的无干扰的可穿着的健康监测和警报系统》的中国专利提供了一种无缝的、独立的、可穿着的健康监测和自我警报系统，其被配置由生命体每天使用，该生命体包括健康的生命体，所述系统包括:a)服装，其由所述生命体穿着成贴近所述生命体的身体的预先配置的部分山)服装控制装置，其包括:i)服装处理器；以及ii)电池；c)多导联心电图测量装置，其包括多个电极或探头装置；以及d)报警单元。该健康监测和报警系统可实现连续的无干扰的被检测人健康异常情况，如心率失常等，一旦发生异常可立即进行报警。但该系统配备有专门的服装，而且体征监测采用电极式的方法，需要事先穿戴特殊衣服。对于特勤人员等需要快速进行穿戴的情景，极其不便，最重要的是电极式检测方式问题较多，比如不规则的频繁运动、大量的汗水等。因此该健康监测和报警系统不适合执行特殊任务的特勤人员使用。
【发明内容】
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，涉及光电式脉搏波检测技术、无线网络传输技术、穿戴式行为识别技术以及惯性航迹推算室内定位技术和数据融合技术，能够实现特勤人员如消防员在执行特殊任务过程中的生理体征监测，并且能够将监测的信息直接回传到指挥中心处。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，包括耳戴式心率监测模块、个体姿态监测模块、个体定位模块、数据采集移动终端、后台服务器和客户端；所述耳戴式心率监测模块、所述个体姿态监测模块和所述个体定位模块均与所述数据采集移动终端相连，所述数据采集终端、所述后台服务器和所述客户端依次相连；所述耳戴式心率监测模块用于检测个体的心率信息；所述个体姿态监测模块用于检测个体的姿态信息；所述个体定位模块用于获取个体的定位信息；所述数据采集移动终端用于接收所述耳戴式心率监测模块、所述个体姿态监测模块和所述个体定位模块所传送来信息，并进行姿态和位置的计算，将获得的个体的心率信息、姿态信息和定位信息组合发送到后台服务器；所述后台服务器用于接收所述数据采集移动终端所传送的信息，构建数据库；所述客户端用于读取所述后台服务器上数据库的数据，并且利用地理信息系统进行可视化展现。
[0009]根据上述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其中:所述耳戴式心率监测模块包括耳戴式结构、微控制器、光学发射模块、光学接收模块、蓝牙模块、滤波调理电路、电源模块和加速度计；所述光学发射模块用于以恒定波长的光源照射皮肤组织；所述光学接收模块用于检测皮肤组织漫反射回来的光强，从而间接测量人体的脉冲脉搏波信号；所述滤波调理电路用于对微弱的脉冲脉搏波信号进行放大滤波处理；所述微控制器用于对滤波调理电路的输出信号进行处理，并计算出个体的心率；所述蓝牙模块用于将计算的个体心率数据发送到所述数据采集移动终端；所述加速度计用于采集个体的运动信息，并将运动信息输入到所述滤波调理电路中进行处理，以处理运动伪迹。
[0010]根据上述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其中:所述个体姿态监测模块包括微控制器、三轴加速度计、气压计、蓝牙模块和电源模块；所述三轴加速度计用于采集人体在不同运动状态下的加速度；所述气压计用于测量当前所处位置处的气压，得到海拔高度；所述微控制器用于将所述三轴加速度计和所述气压计的数据，组合成数据帧通过所述蓝牙模块发送到所述数据采集移动终端。
[0011]根据上述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其中:所述个体定位模块包括微控制器、三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁罗盘、气压计、蓝牙模块和电源模块；所述三轴加速度计用于采集个体的加速度；所述三轴陀螺仪用于采集个体的角速度；所述三轴磁罗盘用于采集个体方位；所述气压计用于采集个体当前所处位置处的气压值；所述微控制器采集所述三轴加速度计、所述三轴陀螺仪、所述气压计和所述三轴磁罗盘传送来的数据，进行数据帧拼接，形成定位数据帧，并通过所述蓝牙模块发送到所述数据采集移动终端。
[0012]根据上述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其中:所述数据采集移动终端包括嵌入式处理器、蓝牙模块、3G模块、WiFi模块、GPS模块、专用通讯模块和电源模块；所述蓝牙模块用于接收所述耳戴式心率监测模块、所述个体姿态监测模块和所述个体定位模块所传送来的数据；所述嵌入式处理器用于对接收到数据后进行数据帧解析，计算得到个体的姿态信息和定位信息，并对个体的心率信息、姿态信息和定位信息进行打包，形成数据帧；所述WiFi模块、所述3G模块和所述专用通讯模块用于将所述数据帧传送到所述后台服务器。
[0013]进一步地，根据上述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其中:所述嵌入式处理器对采集到的加速度进行特征提取、特征降维以及特征分类，实现四种人体运动姿态的识别。
[0014]进一步地，根据上述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其中:所述数据采集移动终端采用卡尔曼滤波对采集到的数据进行融合，计算出定位信息。
[0015]根据上述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其中:当有GPS信号时，所述数据采集移动终端通过GPS模块获得个体的定位信息，并结合定位模块，通过数据融合方法进行位置融合推理，得到校正的定位信息。
[0016]根据上述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其中:所述客户端具备人员体征状况异常报警功能，通过心率和姿态数据判断个体生命体征是否正常，并在个体生命体征处于异常状态时发出报警。
[0017]如上所述，本发明的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，具有以下有益效果:
[0018](I)能够实现连续、快速的、多生命体征参数监测，支持WiF1、3G等通用的网络环境，并且在公用网络不能覆盖的情况下，利用专用的数据收发模块进行远程传输；
[0019](2)提供一套多数据融合的硬件平台，实现多种体征数据的采集和传输，特别适合于一些特殊的场合使用，不影响佩戴人员的活动，而且能够在剧烈运动的情况下实现稳定的个体生命体征的监测和传输；
[0020](3)耳戴式心率监测装置采用人体工程学的外观结构设计，能够很稳固的配置在耳朵里，保证两个光电传感器的有效检测，通过加速度计的使用，有效剔除运动伪迹，两个光电传感器的冗余配置和两通道盲源数据分析方法，保证心率数据的可靠采集；
[0021](4)利用单一的三轴加速度计实现人体姿态监测，佩戴方便，不需要额外的设施，可识别4种常见姿态:站立、平躺、走动、跑动，识别率能够达到95%以上；同时对识别算法进行了大量的优化和精简，运行在Android平台上，可方便的进行姿态信息查看和传输；
[0022](5)多自由度的惯性器件定位算法，结合三轴加速度计、三轴陀螺仪、气压计和三轴磁罗盘进行深度融合，解决了由于三轴陀螺仪漂移而带来的角度偏移，自适应的零速度阈值判决方法提高了定位精度，使得定位模块的定位精度小于3 % ;同时气压计的融合使用，解决了卡尔曼滤波高度方向的位置偏差，使得定位模块能够实现三维的具有楼层信息的定位；
[0023](6)多种传输方式的结合保证了极端条件下的数据传输；针对移动终端的姿态识别算法和定位算法的优化，减少了原始数据的传输，减少远程服务器和移动终端之间通信拥塞和带宽问题；
[0024](7)客户端内嵌个体生命体征参数、位置参数和报警信息，以较佳的可视化效果展现，方便现场指挥决策。
【附图说明】
[0025]图1显示为本发明的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统的结构示意图；
[0026]图2显示为本发明的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统的应用状态不意图；
[0027]图3显示为本发明的耳戴式心率监测模块的结构示意图；
[0028]图4显示为本发明的耳戴式心率监测模块的框架结构示意图；
[0029]图5显示为本发明的个体姿态监测模块的结构示意图；
[0030]图6显示为本发明的个体定位模块的结构示意图；
[0031]图7显示为本发明的数据采集移动终端的结构示意图；
[0032]图8显示为本发明的姿态识别算法的原理示意图；
[0033]图9显示为本发明的姿态识别算法的软件开发框架示意图；
[0034]图10显示为本发明的个体位置信息获取的流程图；
[0035]图11显示为本发明的多传感器融合定位算法的示意图。
【具体实施方式】
[0036]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0037]需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0038]本发明的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统用于监测多个个体的生命体征参数，并在生命体征异常时进行报警；该系统与个体的运动状态和环境位置无关，能够独立运行，且佩戴简单，不需要进行接触皮肤电极式的连接，不影响受监测个体的正常活动，即使受监测个体进行高强度的运动也能正常工作，并且能够将个体的生命体征参数传回到后台服务器中。
[0039]参照图1和图2，本发明的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统包括耳戴式心率监测模块1、个体姿态监测模块2、个体定位模块3、数据采集移动终端4、后台服务器5和客户端6。耳戴式心率监测模块1、个体姿态监测模块2和个体定位模块3均与数据采集移动终端4相连，数据采集终端4、后台服务器5和客户端6依次相连。
[0040]参照图3，耳戴式心率监测模块置于耳朵内，用于检测个体的心率信息。具体地，耳戴式心率监测模块包括符合人体工程学设计的耳戴式结构(图中未示出)、微控制器、光学发射模块、光学接收模块、蓝牙模块、滤波调理电路、电源模块和加速度计(图中未示出)。其中，光学发射模块用于以恒定波长的光源照射皮肤组织。光学接收模块用于检测皮肤组织漫反射回来的光强，从而间接测量人体的脉冲脉搏波信号。滤波调理电路用于对微弱的脉冲脉搏波信号进行放大滤波处理。微控制器用于对滤波调理电路的输出信号进行处理，获取个体的心率数据。具体地，微控制器对滤波调理电路的输出信号进行模数转换，获取相应的数字信号；进行高低通滤波，减少由工频干扰引起的噪声；利用自相关分析方法，进行心率时间信号周期检测，最终得到脉冲脉搏波频率，计算出个体的心率数据。蓝牙模块用于将计算的个体的心率数据发送到数据采集移动终端。加速度计用于采集个体的运动信息，并将运动信息输入到滤波调理电路中进行处理，从而处理运动伪迹，减少运动对心率检测的影响。电源模块用于提供电源。
[0041]参照图4，针对运动情况下心率检测问题，本发明利用加速度计进行运动伪迹处理，从而减少运动伪迹的影响。本发明提出加速度自适应滤波结合频域分析技术，给出加速度与脉冲脉搏波之间的映射关系，从而保证自适应滤波的有效性和准确性。与其它方法相比，本发明利用相同配置的两路光学发射/接收模块的两路光电信号同时进行脉冲脉搏波检测，两路光电信号采用小波分解或盲源处理的方法，将真实信号与运动伪迹分离出来，并做对比，从而提高去除运动伪迹的正确性。以加速度信号为参考输入，其中一路光电信号为观测，通过自适应滤波去除运动伪迹，从去除伪迹之后的信号中提取周期特征，计算心率，即每分钟跳动次数(Beat Per Minute，BPM)。
[0042]个体姿态监测模块置于腰间，如通过带有鳄鱼夹的装置夹紧在腰带上，用于检测个体的姿态信息。个体的姿态包括站立、平躺、走步和跑动。本发明的姿态检测算法考虑了位置对于检测的影响，最大程度的减少了佩戴位置对于姿态检测的影响。为了得到最好的效果，个体姿态监测模块尽量佩戴在人体运动时有明显加速度变化的位置，比如佩戴在左右腰间。如图5所示，个体姿态监测模块包括微控制器、三轴加速度计、气压计、蓝牙模块和电源模块。三轴加速度计和气压计通过SPI总线与微控制器相连。三轴加速度计用于采集人体在不同运动状态下的加速度。气压计用于测量当前所处位置处的气压，得到海拔高度。微控制器用于将三轴加速度计和气压计传送来的数据组合成数据帧通过蓝牙模块发送到数据采集移动终端。
[0043]个体定位模块置于个体的脚尖处，如通过特殊的装置固定在脚尖处，用于获取个体的定位信息。需要说明的是，这里所指的定位是相对初始点的位置的推算，主要是用来在无全球定位系统(GPS)情况下进行个体位置的推算。比如在楼宇内，GPS信号无效，此时对于人员的定位可通过个体定位模块推理实现。个体定位模块采用惯性器件进行定位推算，不需要环境信标支持，采用航迹推算原理进行推算，通过不断递增位置和方位，得到最终的位置和方位。如图6所示，定位模块通过多传感器融合卡尔曼滤波方法进行处理，包括微控制器、三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁罗盘、气压计、蓝牙模块和电源模块。三轴加速度计用于采集个体的加速度。三轴陀螺仪用于采集个体的角速度。所述三轴磁罗盘用于采集个体方位。气压计用于采集个体当前所处位置处的气压值。微控制器通过四个SPI总线分别采集三轴加速度计、三轴陀螺仪、气压计和三轴磁罗盘的数据，进行数据帧拼接，形成定位数据帧，并通过蓝牙模块发送到数据采集移动终端。个体定位模块通过多种传感器融合方法，解决定位问题。
[0044]数据采集移动终端置于个体的肩膀位置处，如通过挂钩固定在肩带上，用于接收耳戴式心率监测模块、个体姿态监测模块和个体定位模块所传送来信息，并进行姿态和位置的计算，将获得的个体的心率信息、姿态信息和定位信息组合发送到后台服务器。数据采集移动终端支持多种通信方式，比如蓝牙、WiF1、3G和GPS，并且具备较强的计算能力。数据采集移动终端包括但不限于智能手机、平板电脑等移动计算终端，以及，集成上述所有通讯模式并具备专有网络连接功能的专用设备等等。
[0045]如图7所示，数据采集移动终端包括嵌入式处理器、蓝牙模块、3G模块、WiFi模块、GPS模块、专用通讯模块和电源模块。数据采集移动终端通过蓝牙模块，接收耳戴式心率监测模块、个体姿态监测模块和个体定位模块所传送来的数据，其中采用轮询机制，保证三个模块所传送来的数据能够全部接收不丢失。嵌入式处理器接收到三个模块的数据后进行数据帧解析，对于个体定位模块和个体姿态监测模块传来的原始数据，进行计算分析，得到个体的姿态信息和定位信息。数据采集移动终端得到的个体的心率信息、姿态信息和定位信息进行打包，形成两大类数据帧，即心率数据帧和姿态定位数据帧，通过WiFi模块或3G模块或专用通讯模块传送到后台服务器。
[0046]具体地，对于个体姿态监测模块所传送的数据，进行个体姿态识别。其中姿态识别算法采用多层机器学习算法，算法包括特征提取、特征维数降解和分类器设计。该算法分为两层，分别用来区别动态行为和静态行为。如图8所示，首先从三轴加速度计采集三轴加速度数据，对采集的加速度数据进行特征提取，需要事先对于加速度数据进行滑窗操作，截取一定窗宽的数据，提取统计特征，提取的特征包括加速度均值、标准差和相关系数等；为了降低数据维数，利用核区别性分析进行维数降解，然后输入到分类器中进行分类；分类算法分为两层，第一层识别两大类行为，静态行为和动态行为，第二层对于某类特定行为进行精确识别。如图9所示，数据经过数据预处理模块、特征提取模块、维数降解模块，分类模块、测试模块处理获得了个体的姿态信息。
[0047]对于个体定位模块所传送的10自由度数据，采用卡尔曼滤波进行多传感器融合，加速度数据进行离散积分运算，推导出速度，再次进行离散积分运算，计算出位置，为了减少位置误差，考虑到人员运动时步态的特殊性，采用零速度校正方法，对于由于惯性推导的误差漂移问题进行校正，零速度作为卡尔曼滤波的观测量，卡尔曼滤波估计速度、位置的误差，通过惯性运算得到的速度和位置减去通过卡尔曼滤波估计的误差，得到最终相对精确的人员位置，具体算法实现示意图如图10所示。
[0048]图11表示了多传感器融合的室内定位技术方案。惯性传感器数据(三轴加速度和三轴陀螺仪)经过原始数据滤波后，加速度二次积分计算位置，陀螺仪积分计算角度。应用陀螺仪阈值法检测零速度，并利用卡尔曼滤波器进行零速更新，最后输出位置。由于误差的累积速度较快，在几分钟后定位结果会发生很大的偏差。为了较小误差累积的速度，本发明进一步融合磁力计进行方向的校准，融合气压计进行高度方向的校准。
[0049]为了避免数据传输对于通信带宽的影响，本发明的姿态识别算法和定位算法在数据采集移动终端实现，上传到后台服务器的是计算的最终结果，从而提高通信效率。
[0050]需要说明的是，有GPS信号时，数据采集移动终端通过GPS模块获得个体的定位信息，并结合定位模块，通过数据融合方法进行位置融合推理，得到校正的定位信息。
[0051]后台服务器放置在现场或者远程指挥中心，用于接收数据采集移动终端所传送的信息，构建数据库。具体地，后台服务器5通过TCP/IP协议接收到数据采集移动终端发送的数据，进行帧解析，解析获得完整的数据写入数据库，供客户端调用。
[0052]客户端可以是任意固定或移动的终端上安装，用于读取后台服务器上数据库的数据，并且利用地理信息系统进行可视化展现。具体地，客户端通过TCP/IP协议与服务器进行连接，并且读取后台服务器上的应用数据。读取的数据能够进行可视化显示、报警提示等。这里的客户端可以是web网络程序或者单机版程序，web版程序可在任何终端上访问。一个服务器可以连接多个客户端。
[0053]客户端同时具备人员体征状况异常报警功能，通过融合心率和姿态数据判断个体生命体征是否异常，如当个体长时间处于躺状态并且心率也出现异常的话，判断该个体生命体征处于异常状态，客户端进行报警。
[0054]综上所述，本发明的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统涉及光电式脉搏波检测技术、无线网络传输技术、穿戴式行为识别技术、惯性航迹推算室内定位技术以及数据融合技术，能够实现特勤人员如消防员在执行特殊任务过程中的生理体征监测，并且能够将监测的信息直接回传到指挥中心处。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0055]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其特征在于:包括耳戴式心率监测模块、个体姿态监测模块、个体定位模块、数据采集移动终端、后台服务器和客户端；所述耳戴式心率监测模块、所述个体姿态监测模块和所述个体定位模块均与所述数据采集移动终端相连，所述数据采集终端、所述后台服务器和所述客户端依次相连； 所述耳戴式心率监测模块用于检测个体的心率信息； 所述个体姿态监测模块用于检测个体的姿态信息； 所述个体定位模块用于获取个体的定位信息； 所述数据采集移动终端用于接收所述耳戴式心率监测模块、所述个体姿态监测模块和所述个体定位模块所传送来信息，并进行姿态和位置的计算，将获得的个体的心率信息、姿态信息和定位信息组合发送到后台服务器； 所述后台服务器用于接收所述数据采集移动终端所传送的信息，构建数据库； 所述客户端用于读取所述后台服务器上数据库的数据，并且利用地理信息系统进行可视化展现。2.根据权利要求1所述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其特征在于:所述耳戴式心率监测模块包括耳戴式结构、微控制器、光学发射模块、光学接收模块、蓝牙模块、滤波调理电路、电源模块和加速度计；所述光学发射模块用于以恒定波长的光源照射皮肤组织；所述光学接收模块用于检测皮肤组织漫反射回来的光强，从而间接测量人体的脉冲脉搏波信号；所述滤波调理电路用于对微弱的脉冲脉搏波信号进行放大滤波处理；所述微控制器用于对滤波调理电路的输出信号进行处理，并计算出个体的心率；所述蓝牙模块用于将计算的个体心率数据发送到所述数据采集移动终端；所述加速度计用于采集个体的运动信息，并将运动信息输入到所述滤波调理电路中进行处理，以处理运动伪迹。3.根据权利要求1所述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其特征在于:所述个体姿态监测模块包括微控制器、三轴加速度计、气压计、蓝牙模块和电源模块；所述三轴加速度计用于采集人体在不同运动状态下的加速度；所述气压计用于测量当前所处位置处的气压，得到海拔高度；所述微控制器用于将所述三轴加速度计和所述气压计的数据，组合成数据帧通过所述蓝牙模块发送到所述数据采集移动终端。4.根据权利要求1所述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其特征在于:所述个体定位模块包括微控制器、三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁罗盘、气压计、蓝牙模块和电源模块；所述三轴加速度计用于采集个体的加速度；所述三轴陀螺仪用于采集个体的角速度；所述三轴磁罗盘用于采集个体方位；所述气压计用于采集个体当前所处位置处的气压值；所述微控制器采集所述三轴加速度计、所述三轴陀螺仪、所述气压计和所述三轴磁罗盘传送来的数据，进行数据帧拼接，形成定位数据帧，并通过所述蓝牙模块发送到所述数据采集移动终端。5.根据权利要求1所述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其特征在于:所述数据采集移动终端包括嵌入式处理器、蓝牙模块、3G模块、WiFi模块、GPS模块、专用通讯模块和电源模块；所述蓝牙模块用于接收所述耳戴式心率监测模块、所述个体姿态监测模块和所述个体定位模块所传送来的数据；所述嵌入式处理器用于对接收到数据后进行数据帧解析，计算得到个体的姿态信息和定位信息，并对个体的心率信息、姿态信息和定位信息进行打包，形成数据帧；所述WiFi模块、所述3G模块和所述专用通讯模块用于将所述数据帧传送到所述后台服务器。6.根据权利要求5所述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其特征在于:所述嵌入式处理器对采集到的加速度进行特征提取、特征降维以及特征分类，实现四种人体运动姿态的识别。7.根据权利要求5所述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其特征在于:所述数据采集移动终端采用卡尔曼滤波对采集到的数据进行融合，计算出定位信息。8.根据权利要求1所述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其特征在于:当有GPS信号时，所述数据采集移动终端通过GPS模块获得个体的定位信息，并结合定位模块，通过数据融合方法进行位置融合推理，得到校正的定位信息。9.根据权利要求1所述的不受个体运动状态与环境位置影响的远程监测系统，其特征在于:所述客户端具备人员体征状况异常报警功能，通过心率和姿态数据判断个体生命体征是否正常，并在个体生命体征处于异常状态时发出报警。
【文档编号】A61B5/0205GK105832315SQ201510024062
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年1月16日
【发明人】张波, 魏建明, 马皛源, 李丹, 张富平, 李彦海, 田欣, 章炜
【申请人】中国科学院上海高等研究院