[发明专利]一种儿童穿衣监护系统

权利要求书

1.一种儿童穿衣监护系统，包括中央控制系统和色彩提醒系统；

所述的中央控制系统，包括体温传感检测器、湿度传感检测器、电源模块、无线通讯模块和处理器；所述处理器与体温传感检测器、湿度传感检测器、电源模块、无线通讯模块分别连接，所述体温传感检测器和湿度传感检测器分别对儿童皮肤表面的温度及湿度的变化实时监控，所述处理器将所述体温传感检测器和湿度传感检测器反馈的信号经过决策算法分析处理后，通过所述无线通讯模块发送至所述色彩提醒系统；

所述的色彩提醒系统，针对不同的情况由所述决策算法分析处理结果发出各类颜色提醒，提示儿童及时增减衣物，且会根据各类提醒的危险等级，选择性伴随蜂鸣提示，提高儿童的警觉。

2.根据权利要求书1所述的一种儿童穿衣监护系统，其特征在于：所述加速度传感检测器对儿童的运动变化实时监测。

3.根据权利要求书1所述的一种儿童穿衣监护系统，其特征在于：所述湿度传感检测器对儿童皮肤表面的湿度变化实时监测。

4.根据权利要求书1所述的一种儿童穿衣监护系统，其特征在于：所述温度传感检测器对儿童皮肤表面的温度变化实时监测。

5.根据权利要求书1所述的一种儿童穿衣监护系统，其特征在于：所述色彩提醒系统可由电脑应用模块改为智能手机APP应用模块，且通过无线通讯模块与中央控制系统通信，并在提醒异常时通过无线通讯模块发送通知信息告知家长或指定工作人员。

6.根据权利要求书1所述的一种儿童穿衣监护系统，其特征在于：所述色彩提醒系统的提醒信号包括提示灯、震动提醒、蜂鸣提示。

7.根据权利要求书1所述的一种儿童穿衣监护系统，其特征在于：所述决策算法中判断人体运动状态的方法包括如下主要步骤：

步骤100：对于加速度变化量作为状态变量，建立一阶自回归模型确定相邻时刻人体状态量之间的转换关系：

X(t)＝ρ(t-1,t)X(t-1)+ζ(t-1)(公式1)

其中，X(t)与X(t-1)分别为t时刻和t-1时刻的人体状态量，ρ(t-1,t)为t-1时刻向t时刻人体状态转换系数，ζ(t-1)为均值为0，方差为Q的离散白噪声；

步骤200，使用最小二乘估计的方法计算ρ(t-1,t)和方差Q：

其中N为得到的样本个数；

求J对ρ的偏导数，令偏导数为零，得到：

将公式5表示成向量-矩阵形式，即可得ρ(t-1,t)的最小二乘估值：

其中，M＝[0,X(1),X(2)…X(t-1)]，Z＝[0,X(1),X(2)…X(t)]；

步骤300：为了更准确的拟合人体状态的变化趋势，对状态量X(t)进行卡尔曼滤波；

建立随机离散系统的状态方程：

其中H(t)为单位矩阵，即：H(t)＝I；V(t)为均值为0方差为R的测量噪声，Y(t)为观测向量，也就是系统在t时刻从传感器测量到的儿童身体状态数据；

将儿童穿衣监护系统中测量到的儿童加速度幅值作为状态量X(t)，如下公式所示：

X(t)＝F(CSVM_k)＝max(CSVM_k)(公式9)

其中k为时间间隔t之内，儿童穿衣监护系统经历的监测周期个数；

由上述状态方程，卡尔曼滤波递推公式如下：

P′(t)＝ρ(t-1,t)P(t-1)ρ′(t-1,t)+Q(t-1)(公式11)

P(t)＝(I-K(t)H(t))P′(t)(公式12)

K(t)＝P′(t)H(t)^T(H(t)P′(t)H(t)^T+R(t))^-1(公式13)

其中，为t时刻后验估计，P(t)为t时刻后验方差，X′(t)为t时刻先验估计，P′(t)为t时刻先验估计，K(t)为t时刻增益。