一种面向轮椅使用者感知路线推荐的舒适度指标生成系统

本发明涉及智慧养老，尤其是一种面向轮椅使用者感知路线推荐的舒适度指标生成系统。

背景技术：

1、随着人口老龄化进程加快，行动不便的人数增长速度也逐渐加快。轮椅可以作为一种重要的辅助工具，广泛应用于行动不便的人群中。然而，由于不同的道路条件，轮椅使用者在出行过程中，常常会面临路面颠簸的情况，这些颠簸会让他们产生不适感，长时间如此可能会影响身体健康。但是到目前为止，轮椅出行体验的评估主要依赖于用户的主观反馈或简单的可视观察，无法提供客观全面的评估。因此，客观全面、实时性强、低成本的轮椅出行舒适度指标生成系统将极具吸引力。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种面向轮椅使用者感知路线推荐的舒适度指标生成系统，采用stm32f103c8t6单片机，集成惯性测量单元mpu6050、neo-6mgps模块和esp8266wifi模块，来收集mpu6050数据和gps数据，在tcp服务器上，对mpu6050数据采用截止频率20赫兹的二阶巴特沃斯滤波器滤去噪声，再通过重叠率为50％、大小为200个数据点的滑动窗口快速傅里叶变换来获得mpu6050数据变化的频率能量分布，以此来表示舒适度，为了将能量分布与位置变化相匹配，对gps数据进行线性插值，实现实时监测轮椅在道路行驶过程中的舒适度变化，并通过多次实地测试确定划分舒适度的合理阈值，为轮椅使用者提供更加准确的出行体验评估，用于轮椅使用者的感知路线推荐。本发明可以客观地评估路面舒适度，系统结构简单，实时性强、低成本，具有良好的运用前景和商业开发价值。实现本发明目的的具体技术方案是：一种面向轮椅使用者感知路线推荐的舒适度指标生成系统，包括：以stm32f103c8t6单片机为核心，连接了mpu6050传感器、neo-6m gps模块、esp8266wifi模块和tcp服务器。在keil uvision5中进行功能开发，实现对mpu6050传感器、neo-6m gps传感器和esp8266 wifi模块的功能整合，其中，mpu6050传感器据以200hz(赫兹)的频率发送传感器数据，neo-6m gps模块以1hz的频率发送gps数据。

2、所述esp8266 wifi模块作为tcptcp服务器，将matlab作为实时处理数据的工具，对实时传输过来的mpu6050数据和gps数据进行处理，在显示和控制终端实时显示当前路面的舒适度变化。

3、所述tcp服务器对接收到的x,y,z轴加速度和角速度数据进行单位换算，并按照3:3:9:1:1:1的比例加权得到惯性融合输出数据(inertial fusion data)，简称为ifd，并采用快速傅里叶变换(fft)，移动窗口大小设为200个数据点，窗口重叠率设为50％，计算小于20hz的能量分布，能量分布越高则说明舒适度越差。所述tcp服务器对于gps数据采用线性插值的方法，在两个连续时间点之间进行插值来生成中间时间点的gps数据，这样处理后的gps数据和频率能量分布就能够一一对应，即一个gps数据点对应一个时刻的频率能量分布。最后，通过实地多次测试，确定舒适度的划分阈值，将数值(能量分布)小于40的部分划为“舒适”，将数值(能量分布)在40与70之间的部分划为“较舒适”，将数值(能量分布)大于70的部分划为“不舒适”，并应用于部分路面，对该路面做出舒适度评价。

4、本发明与现有技术相比具有客观全面地评估路面舒适度，实时性强的感知路线推荐，为轮椅使用者提供更加准确的出行体验评估，系统结构简单，低成本，具有良好的运用前景和商业开发价值。

技术特征：

1.一种面向轮椅使用者感知路线推荐的舒适度指标生成系统，其特征在于，该舒适度指标生成系统包括：stm32单片机、mpu6050传感器、neo-6m gps模块、esp8266wifi模块和tcp服务器，所述mpu6050传感器为集成惯性测量单元，它将读取轮椅移动过程中的加速度和角速度信息发送至stm32单片机；所述neo-6m gps模块将读取的轮椅位置信息发送至stm32单片机；所述stm32单片机将读取轮椅移动过程中的加速度、角速度和位置信息，通过esp8266wifi模块将数据传输至tcp服务器；所述tcp服务器对于加速度和角速度信息经换算、融合后实施傅里叶变换；对于gps数据采用线性插值，实时监测轮椅在道路行驶过程中的舒适度变化，并通过实地测试确定划分舒适度的阈值，生成用于轮椅使用者的感知路线推荐的舒适度指标，为轮椅使用者提供准确的出行体验评估。

2.根据权利要求1 所述的一种面向轮椅使用者感知路线推荐的舒适度指标生成系统，其特征在于，所述tcp服务器对接收到的x,y,z轴加速度和角速度数据进行单位换算，并按3:3:9:1:1:1的比例加权得到惯性融合数据，将其进行移动窗口大小为200个数据点，窗口重叠率为50％的傅里叶变换，获得小于20hz能量分布，并以此表示舒适度。

3.根据权利要求1 所述的一种面向轮椅使用者感知路线推荐的舒适度指标生成系统，其特征在于，所述mpu6050传感器采用截止频率20赫兹的二阶巴特沃斯滤波器滤进行频率过滤，并以200hz的频率发送。

4.根据权利要求1 所述的一种面向轮椅使用者感知路线推荐的舒适度指标生成系统，其特征在于，所述neo-6m gps模块的数据以1hz的频率发送gps数据。

技术总结
本发明公开了一种面向轮椅使用者感知路线推荐的舒适度指标生成系统，其特点是该系统包括：STM32单片机、MPU6050传感器、NEO‑6M GPS模块、ESP8266模块和TCP服务器，所述STM32单片机将读取轮椅移动过程中的加速度、角速度和位置信息，通过ESP8266模块将数据传输至TCP服务器；所述TCP服务器对加速度和角速度信息经换算、融合后实施傅里叶变换；对于GPS数据采用线性插值，实时监测轮椅在道路行驶过程中的舒适度变化，并通过实地测试确定划分舒适度的阈值，生成用于轮椅使用者的感知路线推荐的舒适度指标，为轮椅使用者提供准确的出行体验评估。本发明与现有技术相比具有实时性强、低成本的感知路线推荐，为轮椅使用者提供更加准确的出行体验评估，具有良好的运用前景和商业开发价值。

技术研发人员：曹凯,郭文静
受保护的技术使用者：华东师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10