本發(fā)明涉及智能監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于智能鞋的狀態(tài)識別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國老齡化的加重，越來越多的老年人會選擇在福利院或者養(yǎng)老院的機構(gòu)中生活。若福利院或者養(yǎng)老院不能夠及時了解到老年人在戶外出現(xiàn)意外的情況，尤其是意外摔倒的情況，則無法及時對老年人進行救治工作，或危害其生命安全。

現(xiàn)有技術(shù)一般采用手機等輔助工具來進行摔倒監(jiān)測，但是，輔助工具不是老年人出門的必需品，佩帶麻煩，且當(dāng)檢測的情況復(fù)雜時容易出現(xiàn)誤警報。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于智能鞋的狀態(tài)識別方法及系統(tǒng)，較準(zhǔn)確地識別出穿著智能鞋的人的多種狀態(tài)，尤其是意外摔倒?fàn)顟B(tài)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供一種基于智能鞋的狀態(tài)識別方法，包括：

步驟1、獲取兩只智能鞋的溫度，分別為第一溫度和第二溫度；

步驟2、分析所述第一溫度和所述第二溫度識別出智能鞋的狀態(tài)；所述智能鞋的狀態(tài)包括閑置狀態(tài)和使用狀態(tài)；

步驟3、若所述智能鞋的狀態(tài)為使用狀態(tài)，則獲取預(yù)設(shè)時間內(nèi)兩只智能鞋在X軸、Y軸和Z軸方向上的加速度，得到第一加速度集合；

步驟4、分析所述第一加速度集合，識別出穿著智能鞋的人是否處于正常行走狀態(tài)；

步驟5、若穿著智能鞋的人不處于正常行走狀態(tài)，則獲取兩只智能鞋前、后、左、右四個方向的傾斜角，得到傾斜角集合；

步驟6、分析所述傾斜角集合，識別出穿著智能鞋的人是否處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；

步驟7、若穿著智能鞋的人不處于非摔倒性異常運動狀態(tài)，則獲取第一加速度集合中兩只智能鞋在Z軸方向上的加速度，得到第二加速度集合；

步驟8、分析所述第二加速度集合，識別出穿著智能鞋的人是處于抬腳狀態(tài)還是意外摔倒?fàn)顟B(tài)。

本發(fā)明還提供一種基于智能鞋的狀態(tài)識別系統(tǒng)，包括：

第一獲取模塊，用于獲取兩只智能鞋的溫度，分別為第一溫度和第二溫度；

第一分析模塊，用于分析所述第一溫度和所述第二溫度識別出智能鞋的狀態(tài)；所述智能鞋的狀態(tài)包括閑置狀態(tài)和使用狀態(tài)；

第二獲取模塊，用于若所述智能鞋的狀態(tài)為使用狀態(tài)，則獲取預(yù)設(shè)時間內(nèi)兩只智能鞋在X軸、Y軸和Z軸方向上的加速度，得到第一加速度集合；

第二分析模塊，用于分析所述第一加速度集合，識別出穿著智能鞋的人是否處于正常行走狀態(tài)；

第三獲取模塊，用于若穿著智能鞋的人不處于正常行走狀態(tài)，則獲取兩只智能鞋前、后、左、右四個方向的傾斜角，得到傾斜角集合；

第三分析模塊，用于分析所述傾斜角集合，識別出穿著智能鞋的人是否處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；

第四獲取模塊，用于若穿著智能鞋的人不處于非摔倒性異常運動狀態(tài)，則獲取第一加速度集合中兩只智能鞋在Z軸方向上的加速度，得到第二加速度集合；

第四分析模塊，用于分析所述第二加速度集合，識別出穿著智能鞋的人是處于抬腳狀態(tài)還是意外摔倒?fàn)顟B(tài)。

本發(fā)明的有益效果在于：通過分析智能鞋的溫度，可識別出智能鞋是處于閑置狀態(tài)還是使用狀態(tài)；若智能鞋處于使用狀態(tài)，則進一步分析穿著智能鞋的人的狀態(tài)；通過分析智能鞋在X軸、Y軸和Z軸方向上的加速度，及智能鞋前、后、左、右四個方向的傾斜角，可較準(zhǔn)確地識別出穿著智能鞋的人的狀態(tài)；所述穿著智能鞋的人的狀態(tài)可能是正常行走狀態(tài)、非摔倒性異常運動狀態(tài)、抬腳狀態(tài)和意外摔倒?fàn)顟B(tài)；通過對穿著智能鞋的人可能存在的多種狀態(tài)進行分析，可以提高識別出意外摔倒?fàn)顟B(tài)的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于智能鞋的狀態(tài)識別方法的流程框圖；

圖2為本發(fā)明一種基于智能鞋的狀態(tài)識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

標(biāo)號說明：

1、第一獲取模塊；2、第一分析模塊；3、第二獲取模塊；4、第二分析模塊；5、第三獲取模塊；6、第三分析模塊；7、第四獲取模塊；8、第四分析模塊。

具體實施方式

為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖予以說明。

本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：通過分析智能鞋的溫度、加速度和傾斜角識別出智能鞋的狀態(tài)和穿著智能鞋的人的狀態(tài)，尤其是意外摔倒?fàn)顟B(tài)。

請參照圖1及圖2

如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于智能鞋的狀態(tài)識別方法，包括步驟：

步驟1、獲取兩只智能鞋的溫度，分別為第一溫度和第二溫度；

步驟2、分析所述第一溫度和所述第二溫度識別出智能鞋的狀態(tài)；所述智能鞋的狀態(tài)包括閑置狀態(tài)和使用狀態(tài)；

步驟3、若所述智能鞋的狀態(tài)為使用狀態(tài)，則獲取預(yù)設(shè)時間內(nèi)兩只智能鞋在X軸、Y軸和Z軸方向上的加速度，得到第一加速度集合；

步驟4、分析所述第一加速度集合，識別出穿著智能鞋的人是否處于正常行走狀態(tài)；

步驟5、若穿著智能鞋的人不處于正常行走狀態(tài)，則獲取兩只智能鞋前、后、左、右四個方向的傾斜角，得到傾斜角集合；

步驟6、分析所述傾斜角集合，識別出穿著智能鞋的人是否處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；

步驟7、若穿著智能鞋的人不處于非摔倒性異常運動狀態(tài)，則獲取第一加速度集合中兩只智能鞋在Z軸方向上的加速度，得到第二加速度集合；

步驟8、分析所述第二加速度集合，識別出穿著智能鞋的人是處于抬腳狀態(tài)還是意外摔倒?fàn)顟B(tài)。

進一步地，所述步驟2，具體為：

判斷所述第一溫度和所述第二溫度是否都不在預(yù)設(shè)穿鞋狀態(tài)的溫度范圍內(nèi)；

若是，則智能鞋處于閑置狀態(tài)；

否則，智能鞋處于使用狀態(tài)。

由上述描述可知，可通過分析智能鞋的溫度識別出智能鞋的狀態(tài)；其中，所述穿鞋狀態(tài)的溫度范圍是根據(jù)平時穿鞋的歷史正常溫度設(shè)置；如果兩只智能鞋的溫度都明顯低于平時穿鞋的歷史正常溫度，則認為智能鞋處于閑置狀態(tài)，否則，需進一步判斷穿著智能鞋的人的狀態(tài)。

進一步地，所述步驟4，具體為：

判斷所述第一加速度集合中的各個加速度是否出現(xiàn)異常；

若是，則穿著智能鞋的人不處于正常行走狀態(tài)；

否則，穿著智能鞋的人處于正常行走狀態(tài)。

由上述描述可知，通過分析智能鞋在X軸、Y軸和Z軸方向上的加速度是否出現(xiàn)異常，能夠識別出穿著智能鞋的人是否處于正常行走狀態(tài)；若穿著智能鞋的人不處于正常行走狀態(tài)，則需進一步分析穿著智能鞋的人的狀態(tài)。

進一步地，判斷所述第一加速度集合中的各個加速度是否出現(xiàn)異常，具體為：

計算所述第一加速度集合中的各個加速度在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的變化率，得到第二變化率集合；

分析所述第二變化率集合，若所述第二變化率集合中的各個變化率均在預(yù)設(shè)正常行走狀態(tài)的變化率范圍內(nèi)，則所述第一加速度集合中的各個加速度未出現(xiàn)異常，穿著智能鞋的人處于正常行走狀態(tài)；

否則，穿著智能鞋的人不處于正常行走狀態(tài)。

由上述描述可知，在正常行走狀態(tài)下，智能鞋在X軸、Y軸和Z軸方向上的加速度一般不會出現(xiàn)瞬間快速增加的情況，故通過分析智能鞋在X軸、Y軸和Z軸方向上的加速度的變化率能夠識別出穿著智能鞋的人是否處于正常行走狀態(tài)。

進一步地，所述步驟6，具體為：

判斷所述傾斜角集合中的各個傾斜角是否在預(yù)設(shè)非摔倒性異常運動狀態(tài)的傾斜角范圍內(nèi)；

若是，則穿著智能鞋的人處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；

否則，穿著智能鞋的人不處于非摔倒性異常運動狀態(tài)。

由上述描述可知，通過分析智能鞋的傾斜角，可識別穿著智能鞋的人是否處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；若穿著智能鞋的人不處于費摔倒性異常運動狀態(tài)，則需要進一步分析穿著只能鞋的人的狀態(tài)。

進一步地，判斷所述傾斜角集合中的各個傾斜角是否在預(yù)設(shè)非摔倒性異常運動狀態(tài)的傾斜角范圍內(nèi)，具體為：

分析所述傾斜角集合中的前傾斜角和后傾斜角的值是否在預(yù)設(shè)前后傾斜角范圍內(nèi)；

若是，則進一步分析所述傾斜角集合中的左傾斜角和右傾斜角是否在預(yù)設(shè)左右傾斜角范圍內(nèi)；

若是，則穿著智能鞋的人處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；

否則，穿著智能鞋的人不處于非摔倒性異常運動狀態(tài)。

由上述描述可知，通過分析智能鞋的前、后、左、右四個方向的傾斜角，可以識別出穿著智能鞋的人是否處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；一般情況下人摔倒時，兩只腳會朝同一個方向傾斜，因此，只要一個方向上的傾斜角不在預(yù)設(shè)的相應(yīng)傾斜角范圍內(nèi)，則認為穿著智能鞋的人不處于非摔倒性異常運動狀態(tài)。

進一步地，所述步驟8，具體為：

分析所述第二加速度集合中，是否存在至少一只智能鞋在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的Z軸方向上的加速度均不為0；

若是，則計算在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的Z軸方向上的加速度均不為0的智能鞋的Z軸方向上的加速度在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的變化率，得到第一變化率集合；

若所述第一變化率集合中的各個變化率均不在預(yù)設(shè)抬腳狀態(tài)的變化率范圍內(nèi)，則穿著智能鞋的人處于摔倒?fàn)顟B(tài)，發(fā)送報警信息給監(jiān)護人；

否則，穿著智能鞋的人處于抬腳狀態(tài)。

由上述描述可知，通過判斷是否存在至少一只智能鞋在Z軸方向上的加速度快速變化并持續(xù)一定時長，可識別出穿著智能鞋的人是處于抬腳狀態(tài)還是意外摔倒?fàn)顟B(tài)。

如圖2所示，本發(fā)明還提供一種基于智能鞋的狀態(tài)識別系統(tǒng)，包括：

第一獲取模塊1，用于獲取兩只智能鞋的溫度，分別為第一溫度和第二溫度；

第一分析模塊2，用于分析所述第一溫度和所述第二溫度識別出智能鞋的狀態(tài)；所述智能鞋的狀態(tài)包括閑置狀態(tài)和使用狀態(tài)；

第二獲取模塊3，用于若所述智能鞋的狀態(tài)為使用狀態(tài)，則獲取預(yù)設(shè)時間內(nèi)兩只智能鞋在X軸、Y軸和Z軸方向上的加速度，得到第一加速度集合；

第二分析模塊4，用于分析所述第一加速度集合，識別出穿著智能鞋的人是否處于正常行走狀態(tài)；

第三獲取模塊5，用于若穿著智能鞋的人不處于正常行走狀態(tài)，則獲取兩只智能鞋前、后、左、右四個方向的傾斜角，得到傾斜角集合；

第三分析模塊6，用于分析所述傾斜角集合，識別出穿著智能鞋的人是否處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；

第四獲取模塊7，用于若穿著智能鞋的人不處于非摔倒性異常運動狀態(tài)，則獲取第一加速度集合中兩只智能鞋在Z軸方向上的加速度，得到第二加速度集合；

第四分析模塊8，用于分析所述第二加速度集合，識別出穿著智能鞋的人是處于抬腳狀態(tài)還是意外摔倒?fàn)顟B(tài)。

進一步地，所述第二分析模塊，包括：

計算單元，用于計算所述第一加速度集合中的各個加速度在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的變化率，得到第二變化率集合；

第一分析單元，用于分析所述第二變化率集合，若所述第二變化率集合中的各個變化率均在預(yù)設(shè)正常行走狀態(tài)的變化率范圍內(nèi)，則所述第一加速度集合中的各個加速度未出現(xiàn)異常，穿著智能鞋的人處于正常行走狀態(tài)；否則，穿著智能鞋的人不處于正常行走狀態(tài)。

進一步地，所述第三分析模塊，包括：

第二分析單元，用于分析所述傾斜角集合中的前傾斜角和后傾斜角的值是否在預(yù)設(shè)前后傾斜角范圍內(nèi)，得到分析結(jié)果；

第三分析單元，用于根據(jù)所述分析結(jié)果，進一步分析所述傾斜角集合中的左傾斜角和右傾斜角是否在預(yù)設(shè)左右傾斜角范圍內(nèi)；若是，則穿著智能鞋的人處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；否則，穿著智能鞋的人不處于非摔倒性異常運動狀態(tài)。

本發(fā)明的實施例一為：

獲取兩只智能鞋的溫度，分別為第一溫度和第二溫度；

判斷所述第一溫度和所述第二溫度是否都不在預(yù)設(shè)穿鞋狀態(tài)的溫度范圍內(nèi)；若是，則智能鞋處于閑置狀態(tài)；否則，智能鞋處于使用狀態(tài)；

若所述智能鞋的狀態(tài)為使用狀態(tài)，則獲取預(yù)設(shè)時間內(nèi)兩只智能鞋在X軸、Y軸和Z軸方向上的加速度，得到第一加速度集合；

計算所述第一加速度集合中的各個加速度在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的變化率，得到第二變化率集合；

分析所述第二變化率集合，若所述第二變化率集合中的各個變化率均在預(yù)設(shè)正常行走狀態(tài)的變化率范圍內(nèi)，則所述第一加速度集合中的各個加速度未出現(xiàn)異常，穿著智能鞋的人處于正常行走狀態(tài)；否則，穿著智能鞋的人不處于正常行走狀態(tài)；

若穿著智能鞋的人不處于正常行走狀態(tài)，則獲取兩只智能鞋前、后、左、右四個方向的傾斜角，得到傾斜角集合；

分析所述傾斜角集合中的前傾斜角和后傾斜角的值是否在預(yù)設(shè)前后傾斜角范圍內(nèi)；

若是，則進一步分析所述傾斜角集合中的左傾斜角和右傾斜角是否在預(yù)設(shè)左右傾斜角范圍內(nèi)；若是，則穿著智能鞋的人處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；否則，穿著智能鞋的人不處于非摔倒性異常運動狀態(tài)；

若穿著智能鞋的人不處于非摔倒性異常運動狀態(tài)，則獲取第一加速度集合中兩只智能鞋在Z軸方向上的加速度，得到第二加速度集合；

分析所述第二加速度集合中，是否存在至少一只智能鞋在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的Z軸方向上的加速度均不為0；

若是，則計算在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的Z軸方向上的加速度均不為0的智能鞋的Z軸方向上的加速度在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的變化率，得到第一變化率集合；

若所述第一變化率集合中的各個變化率均不在預(yù)設(shè)抬腳狀態(tài)的變化率范圍內(nèi)，則穿著智能鞋的人處于摔倒?fàn)顟B(tài)，發(fā)送報警信息給監(jiān)護人；否則，穿著智能鞋的人處于抬腳狀態(tài)。

上述智能鞋中帶有陀螺儀傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、控制器和報警模塊(通訊功能)；其中陀螺儀傳感器用來獲取智能鞋的傾斜角數(shù)據(jù)；溫度傳感器用于采集智能鞋內(nèi)部外層的溫度；如，當(dāng)智能鞋處于使用狀態(tài)時，檢測穿著智能鞋的人的腳與智能鞋長時間接觸導(dǎo)致升高的溫度；當(dāng)智能鞋處于未使用狀態(tài)時，檢測智能鞋內(nèi)空氣的溫度；加速度傳感器用來獲取穿著智能鞋的人雙腳的移動加速度數(shù)據(jù)；控制器用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的判斷、分析和處理操作；報警模塊用來在穿著智能鞋的人摔倒時通知監(jiān)護人。

本發(fā)明的實施例二為：

在某個使用智能鞋的家庭A中，系統(tǒng)對智能鞋自動進行(每2-3分鐘一次)溫度檢測，若智能鞋內(nèi)部的溫度傳感器檢測到的溫度T1低于室溫的26℃或者高于老人穿鞋時的鞋內(nèi)溫度(取普遍正常的大致情況：45℃)，則說明智能鞋沒有被老人穿上，即智能鞋處于閑置狀態(tài)。反之則說明智能鞋被穿，各個相應(yīng)模塊應(yīng)進入工作檢測狀態(tài)。

假設(shè)老人M被檢測已經(jīng)穿了智能鞋，智能鞋的陀螺儀傳感器、加速度傳感器則會進入工作狀態(tài)。根據(jù)傳輸?shù)募铀俣葦?shù)據(jù)，通過控制器來分析判斷，若Xa基本處于1.5-2.2m/s^2(每平方秒2.2米的加速度)(定義X為前進方向，Xa為X方向上的加速度)，且Ya大小基本等于0(定義Ya是智能鞋側(cè)向上的加速度)，同時持續(xù)一定的時長t>＝2-4s,則可以判斷老人M正在正常行走。否則，若Xa>>2.2m/s^2,說明老人M處于非摔倒型異常狀態(tài)(例如：在某些交通工具上)，若為此種情況，智能鞋將在加速度回復(fù)正常范圍的情況下繼續(xù)檢測。

若Xa約等于0或者Xa<<1.5m/s^2，則繼續(xù)檢測智能鞋的姿態(tài)狀況以及Za(定義Za是智能鞋垂直方向上的加速度)。若Xa約等于0或者Xa<<1.5m/s^2，且檢測到兩只智能鞋的傾斜角度基本為零，且維持了一定，說明老人M站立狀態(tài)；若Xa約等于0或者Xa<<1.5m/s^2，且兩只智能鞋未朝同一個方向傾斜角超過20-30度，且智能鞋能檢測到有Za>1m/s^2，則說明老人M正處于坐的狀態(tài)；若Xa約等于0或者Xa<<1.5m/s^2，且兩只智能鞋朝同一個方向傾斜角超過20-30度，Za基本為零，則說明老人M處于摔倒?fàn)顟B(tài)。報警模塊則給老人M監(jiān)護人已經(jīng)智能鞋的監(jiān)管系統(tǒng)發(fā)送警報信息，報告老人摔倒的位置，以便及時對摔倒老人M進行救護。

綜上所述，本發(fā)明提供的基于智能鞋的狀態(tài)識別方法及系統(tǒng)，通過分析智能鞋的溫度，可識別出智能鞋是處于閑置狀態(tài)還是使用狀態(tài)；若智能鞋處于使用狀態(tài)，則進一步分析穿著智能鞋的人的狀態(tài)；通過分析智能鞋在X軸、Y軸和Z軸方向上的加速度，及智能鞋前、后、左、右四個方向的傾斜角，可較準(zhǔn)確地識別出穿著智能鞋的人的狀態(tài)；所述穿著智能鞋的人的狀態(tài)可能是正常行走狀態(tài)、非摔倒性異常運動狀態(tài)、抬腳狀態(tài)和意外摔倒?fàn)顟B(tài)；通過對多種狀態(tài)進行分析，可以提高識別出意外摔倒?fàn)顟B(tài)的準(zhǔn)確性；進一步地，通過判斷是否存在至少一只智能鞋在Z軸方向上的加速度快速變化并持續(xù)一定時長，可識別出穿著智能鞋的人是處于抬腳狀態(tài)還是意外摔倒?fàn)顟B(tài)。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。