[发明专利]一种基于运动姿态识别的人机物联穿戴设备

权利要求书

1.一种基于运动姿态识别的人机物联穿戴设备，其特征在于：包括：人机物联系统和穿戴设备本体，所述人机物联系统包括：

用于采集对象特征运动轨迹信号的运动姿态检测模块；

数据处理模块，其内储存有多个标准运动姿态特征信息，所述标准运动姿态特征信息包含有连续的标准二维线性模型曲线，所述数据处理模块可将所述特征运动轨迹信号经数据处理得到目标二维线性模型曲线，将所述目标二维线性模型曲线与所述标准二维线性模型曲线一一进行匹配，获得轮廓匹配度参数，若有轮廓匹配度参数大于匹配度设定值，则初步判定为所述目标二维线性模型曲线与对应的所述标准二维线性模型曲线匹配，得到所述对象的运动姿态预测结果，随后进行姿态复核判定，得到复核结果；否则判断为姿态异常；

通讯模块，其接收所述数据处理模块得出的判定结果；以及

人机交互模块，其用于接收和展示所述判定结果；

其中，所述姿态复核判定方法为：

提取所述目标二维线性模型曲线与配对所述标准二维线性模型曲线的横坐标差异波段和纵坐标差异波段，统计所述差异波段的数量以及偏差幅度，同时在所述数据处理模块内设置有与所述标准二维线性模型曲线一一对应的配对偏差范围值，若所述差异波段的数量以及偏差幅度小于对应的所述偏差范围值，则判定为所述对象处于正常运动姿态；否则判断为姿态异常。

2.如权利要求1所述的基于运动姿态识别的人机物联穿戴设备，其特征在于，所述数据处理模块先将所述特征运动轨迹信号进行滤波和插值预处理，再对预处理数据进行归一化处理，得到与标准二维线性模型曲线所在范围一致的数据融合单元，将所述数据融合单元通过方向余弦矩阵法得到方向余弦矩阵与时间函数关系，再使用最小二乘法寻找方向余弦矩阵与时间的最佳函数匹配，最终拟合成所述目标二维线性模型曲线。

3.如权利要求2所述的基于运动姿态识别的人机物联穿戴设备，其特征在于，所述运动姿态检测模块为传感器单元阵列，所述传感器单元阵列包括三轴加速度传感器单元和三轴陀螺仪传感器单元，所述传感器单元阵列用于检测所述对象的所述特征运动轨迹。

4.如权利要求3所述的基于运动姿态识别的人机物联穿戴设备，其特征在于，所述数据处理模块包括：用于预处理特征运动轨迹信号的信号预处理单元、用于进行数据运算的算法单元、用于曲线拟合的二维线性拟合单元以及处理单元；

所述信号预处理单元包括滤波预处理单元、插值预处理单元和归一化处理单元，所述滤波预处理单元对所述三轴加速度传感器单元和所述三轴陀螺仪传感器单元所采集的所述特征运动轨迹信号进行滤波，所述插值预处理单元对滤波处理后的所述特征运动轨迹信号进行进一步的插值处理，所述归一化处理单元对与插值处理后的所述特征信号进行归一化处理得到所述数据融合单元；

所述算法单元包括方向余弦矩阵法单元和最小二乘法算法单元，所述方向余弦矩阵法单元对所述数据融合单元进行运算得到方向余弦矩阵与时间的函数关系，再由所述最小二乘法算法单元通过最小化误差的平方，寻找方向余弦矩阵与时间的最佳函数匹配；

所述二维线性拟合单元通过余弦矩阵与时间的最佳函数匹配关系建立所述目标二维线性模型曲线；

所述处理单元上设置有匹配度设定值，所述处理单元将所述轮廓匹配度参数与所述匹配度设定值比较，若任意一个所述轮廓匹配度参数大于匹配度设定值，则将所述目标二维线性模型曲线与对应的所述标准二维线性模型曲线再次匹配，最终得到复核结果；若所有的所述轮廓匹配度参数小于匹配度设定值，则判断为姿态异常。

5.如权利要求1所述的基于运动姿态识别的人机物联穿戴设备，其特征在于，所述穿戴设备本体包括：

盖体，其为一底部敞开的空腔框架结构，所述运动姿态检测模块被内置于所述盖体的空腔框架结构中，所述盖体底部两侧壁上贯穿开设有若干定位孔，所述定位孔横向间隔设置；

盖板，其顶部设置有定位槽，所述盖体的底部卡设在所述定位槽中，所述盖板两侧开设有与所述定位孔一一对应的定位螺孔，螺栓贯穿所述定位螺孔延伸设置在所述定位孔中；

其中，所述盖体盖合在所述盖板的上方，所述盖体通过螺栓连接固定安装在所述盖板上。