一種應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)，儀表盤內(nèi)嵌入藍(lán)牙模塊、微型振動器和音頻播放器；所述儀表盤還包括心率計和血氧計，心率計和血氧計設(shè)置在儀表盤背面與皮膚接觸面；所述心率計包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的綠光二極管、接收反射光的感光器件和對感光元件輸出的電信號的頻率進(jìn)行檢測的計數(shù)器；所述血氧計包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的兩個LED燈和第二感光元件；所述儀表盤還包括：運動檢測模塊，檢測三維加速度和相對轉(zhuǎn)角；藍(lán)牙模塊，連接到所述運動檢測模塊和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)終端服務(wù)器與家長手機(jī)端相連接。
【專利說明】一種應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們工作、生活節(jié)奏的加快，如何充分利用時間，對自己身體進(jìn)行體育鍛煉，是人們越來越關(guān)注的問題。
[0003]而現(xiàn)代人對手機(jī)的依賴程度越來越高，即使在健身房中也手機(jī)不離手，鍛煉的時候時刻關(guān)注是否有來電或者信息，如何將用戶和手機(jī)之間的聯(lián)系通過便攜裝置實現(xiàn)，既不耽誤鍛煉也不漏接關(guān)鍵來電，并將運動數(shù)據(jù)便捷顯示給用戶的運動監(jiān)控裝置，是目前亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)，解決了將手機(jī)來電通過便攜式裝置進(jìn)行提示的問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)，整體為環(huán)狀，其外表面為EVA材質(zhì)包覆，環(huán)中位置內(nèi)嵌儀表盤，儀表盤內(nèi)嵌入藍(lán)牙模塊、微型振動器和音頻播放器；
[0007]所述儀表盤還包括心率計和血氧計，心率計和血氧計設(shè)置在儀表盤背面與皮膚接觸面；
[0008]所述心率計包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的綠光二極管、接收反射光的感光器件和對感光元件輸出的電信號的頻率進(jìn)行檢測的計數(shù)器；
[0009]所述血氧計包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的兩個LED燈和第二感光元件，兩個LED燈輸出固定波長的光束，第二感光元件對經(jīng)過皮膚、組織、血液漫反射回的光進(jìn)行采集，將代表血氧飽和度值的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號；
[0010]所述儀表盤還包括:運動檢測模塊，檢測三維加速度和相對轉(zhuǎn)角；藍(lán)牙模塊，連接到所述運動檢測模塊和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)終端服務(wù)器與家長手機(jī)端相連接；
[0011]所述運動檢測模塊包括三軸重力加速度傳感器、陀螺儀和DSP處理器，DSP處理器包括積分器和濾波及優(yōu)化模塊；所述三軸重力加速度傳感器輸出X、Y、Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息，DSP處理器的積分器將陀螺儀輸出的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角；
[0012]所述濾波及優(yōu)化模塊包括第一子濾波器、第二子濾波器、第三子濾波器和主濾波器，第一子濾波器處理X軸加速度數(shù)據(jù)信息，并給出狀態(tài)估計xi和估計誤差的協(xié)方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計χ2和估計誤差的協(xié)方差矩陣ρ2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計χ3和估計誤差的協(xié)方差矩陣Ρ3 ;所述狀態(tài)估計xl，χ2, χ3及估計誤差的協(xié)方差矩陣pl，p2，p3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態(tài)估計一起按式(I)和式(2)進(jìn)行融合，得到全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣:
[0013]x.= Pf, C^jPi l^/ ) (I)


/ = I
[0014]Pg =^j P, 1 ⑵

i=l
[0015]式中，i= l，2，3;
[0016]主濾波器的最優(yōu)估計值對3個子濾波器的狀態(tài)估計進(jìn)行重置，即
[0017]Xi = X,, (3)
[0018]Pi = β, 'p., (4)
[0019]以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準(zhǔn)量，自動調(diào)整P值的大小，具體的自適應(yīng)算法為:
[0020]β 1； β 2, β 3 滿足 β ^ β 2+ β 3 = I (5)

0.99，ρ 2
Γ I O 2 / ρ,2 < P < 5,.
[0021]β' = i (6)
1 I / A 5 < P < 10

、2 / ρ, ρ > IQ
[0022]β 2 = β 3 = (1-β ι)/2 (J)
[0023]所述DSP處理器根據(jù)全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣輸出運動模式及運動統(tǒng)計，根據(jù)陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角；
[0024]DSP處理器對轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、血氧飽和度值和計數(shù)器輸出的心率值進(jìn)行處理，輸出經(jīng)過調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)格式的心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)；
[0025]藍(lán)牙模塊連接到所述DSP處理器，將轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)。
[0026]可選地，所述藍(lán)牙模塊為藍(lán)牙4.0 (BLE)通信模塊。
[0027]可選地，還包括DSP處理器，DSP處理器與所述藍(lán)牙模塊相連接。
[0028]可選地，還包括DSP處理器為TMS320F2812 DSP處理器。
[0029]本發(fā)明的有益效果是:
[0030](I)應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)佩戴在手腕，方便佩戴；
[0031](2)外層包覆EVA材質(zhì)，防水、無毒、無味；
[0032](3)內(nèi)置DSP處理器，便于系統(tǒng)的更新。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1為本發(fā)明應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)的電路控制框圖；
[0036]圖3為本發(fā)明運動檢測模塊的電路控制框圖。

【具體實施方式】
[0037]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0038]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的一種應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)，整體為環(huán)狀，其外表面為EVA材質(zhì)包覆，環(huán)中位置內(nèi)嵌儀表盤，儀表盤內(nèi)嵌入藍(lán)牙模塊、微型振動器和音頻播放器。
[0039]所述儀表盤還包括心率計和血氧計，心率計和血氧計設(shè)置在儀表盤背面與皮膚接觸面。
[0040]所述心率計包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的綠光二極管、接收反射光的感光器件和對感光元件輸出的電信號的頻率進(jìn)行檢測的計數(shù)器。
[0041]所述血氧計包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的兩個LED燈和第二感光元件，兩個LED燈輸出固定波長的光束，第二感光元件對經(jīng)過皮膚、組織、血液漫反射回的光進(jìn)行采集，將代表血氧飽和度值的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號。
[0042]所述儀表盤還包括:運動檢測模塊，檢測三維加速度和相對轉(zhuǎn)角；藍(lán)牙模塊，連接到所述運動檢測模塊和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)終端服務(wù)器與家長手機(jī)端相連接。
[0043]所述運動檢測模塊包括三軸重力加速度傳感器、陀螺儀和DSP處理器，DSP處理器包括積分器和濾波及優(yōu)化模塊；所述三軸重力加速度傳感器輸出X、Y、Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息，DSP處理器的積分器將陀螺儀輸出的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角。
[0044]所述濾波及優(yōu)化模塊包括第一子濾波器、第二子濾波器、第三子濾波器和主濾波器，第一子濾波器處理X軸加速度數(shù)據(jù)信息，并給出狀態(tài)估計xl和估計誤差的協(xié)方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計x2和估計誤差的協(xié)方差矩陣p2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計x3和估計誤差的協(xié)方差矩陣P3 ;所述狀態(tài)估計xl，x2, x3及估計誤差的協(xié)方差矩陣pl，p2，p3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態(tài)估計一起按式(I)和式(2)進(jìn)行融合，得到全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣:
[0045]JCg = Pfi ( Σ P- ' v )⑴


/ = 1

3
[0046]p:, = X P, ' (2)

/=1
[0047]式中，i= l，2，3;
[0048]主濾波器的最優(yōu)估計值對3個子濾波器的狀態(tài)估計進(jìn)行重置，即
[0049]Xi =Xg (3)
[0050]Pi =β ]μ (4)
[0051]以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準(zhǔn)量，自動調(diào)整P值的大小，具體的自適應(yīng)算法為:
[0052]β2, β3 滿足 β ^ β 2+ β 3 = I (5)
'0.99,ρ < 2
「 I α 2 / ρ,2 < ρ < b,
[0053]β\ = { ,(6)
1 I / ρ,5 < P < 10
、2 / ρ, ρ > 10
[0054]β 2 = β 3 = (1-β ι)/2 (7)
[0055]所述DSP處理器根據(jù)全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣輸出運動模式及運動統(tǒng)計，根據(jù)陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角。
[0056]DSP處理器對轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、血氧飽和度值和計數(shù)器輸出的心率值進(jìn)行處理，輸出經(jīng)過調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)格式的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)。
[0057]藍(lán)牙模塊連接到所述DSP處理器，將轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)。
[0058]藍(lán)牙模塊與手機(jī)藍(lán)牙建立連接，可以保證近距離無線通信，接收到來電信息后，根據(jù)手機(jī)中設(shè)置的提示音方式，微型振動器和/或音頻播放器動作，提示用戶有來電。同時，藍(lán)牙模塊將心率值和血氧飽和度數(shù)據(jù)上傳至手機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計并輸出。
[0059]優(yōu)選地，所述藍(lán)牙模塊為藍(lán)牙4.0 (BLE)通信模塊。藍(lán)牙4.0是藍(lán)牙3.0+HS規(guī)范的補(bǔ)充，專門面向?qū)Τ杀竞凸亩加休^高要求的無線方案，可廣泛用于衛(wèi)生保健、體育健身、家庭娛樂、安全保障等諸多領(lǐng)域。
[0060]藍(lán)牙4.0(BLE)通信模塊支持兩種部署方式:雙模式和單模式。雙模式中，低功耗藍(lán)牙功能集成在現(xiàn)有的經(jīng)典藍(lán)牙控制器中，或再在現(xiàn)有經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)(2.l+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆棧，整體架構(gòu)基本不變，因此成本增加有限。
[0061]單模式面向高度集成、緊湊的設(shè)備,使用一個輕量級連接層(LinkLayer)提供超低功耗的待機(jī)模式操作、簡單設(shè)備恢復(fù)和可靠的點對多點數(shù)據(jù)傳輸，還能讓聯(lián)網(wǎng)傳感器在藍(lán)牙傳輸中安排好低功耗藍(lán)牙流量的次序，同時還有高級節(jié)能和安全加密連接。
[0062]優(yōu)選地，本發(fā)明的應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)還包括DSP處理器，DSP處理器與所述藍(lán)牙模塊相連接。內(nèi)置DSP處理器，便于后期系統(tǒng)的更新，DSP處理器可對軟件更新有很強(qiáng)的兼容性。
[0063]優(yōu)選地，DSP處理器為TMS320F2812 DSP處理器。
[0064]本發(fā)明的應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)佩戴在手腕，方便佩戴；外層包覆EVA材質(zhì)，防水、無毒、無味；內(nèi)置DSP處理器，便于系統(tǒng)的更新。
[0065]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)，其特征在于，整體為環(huán)狀，其外表面為EVA材質(zhì)包覆，環(huán)中位置內(nèi)嵌儀表盤，儀表盤內(nèi)嵌入藍(lán)牙模塊、微型振動器和音頻播放器； 所述儀表盤還包括心率計和血氧計，心率計和血氧計設(shè)置在儀表盤背面與皮膚接觸面； 所述心率計包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的綠光二極管、接收反射光的感光器件和對感光元件輸出的電信號的頻率進(jìn)行檢測的計數(shù)器； 所述血氧計包括設(shè)置在所述儀表盤外殼下表面的兩個LED燈和第二感光元件，兩個LED燈輸出固定波長的光束，第二感光元件對經(jīng)過皮膚、組織、血液漫反射回的光進(jìn)行采集，將代表血氧飽和度值的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號； 所述儀表盤還包括:運動檢測模塊，檢測三維加速度和相對轉(zhuǎn)角；藍(lán)牙模塊，連接到所述運動檢測模塊和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)終端服務(wù)器與家長手機(jī)端相連接； 所述運動檢測模塊包括三軸重力加速度傳感器、陀螺儀和DSP處理器，DSP處理器包括積分器和濾波及優(yōu)化模塊；所述三軸重力加速度傳感器輸出X、Y、Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息，DSP處理器的積分器將陀螺儀輸出的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角； 所述濾波及優(yōu)化模塊包括第一子濾波器、第二子濾波器、第三子濾波器和主濾波器，第一子濾波器處理X軸加速度數(shù)據(jù)信息，并給出狀態(tài)估計Xl和估計誤差的協(xié)方差矩陣Pl ;第二子濾波器處理Y軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計x2和估計誤差的協(xié)方差矩陣ρ2 ;第三子濾波器處理Z軸加速度數(shù)據(jù)信息，給出狀態(tài)估計χ3和估計誤差的協(xié)方差矩陣ρ3 ;所述狀態(tài)估計xl，χ2，χ3及估計誤差的協(xié)方差矩陣pl，ρ2，ρ3送到主濾波器，并同主濾波器的狀態(tài)估計一起按式(I)和式(2)進(jìn)行融合，得到全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣:
= pscy, P: ⑴

/=1 P =i>, '⑵
/=1
式中，i = 1,2,3 ； 主濾波器的最優(yōu)估計值對3個子濾波器的狀態(tài)估計進(jìn)行重置，即 為=xg (3) Pi =Pi' P,⑷ 以重力垂直向下方位即Y軸作為分析基準(zhǔn)量，自動調(diào)整P值的大小，具體的自適應(yīng)算法為:
β !, β 2，^ 3 滿足 β ^ β 2+ 3 3 = I (5)
'0.99’ P < 2 a = 2/α2.^5 (6)
I/ P, 5 < ρ < 10
、2 / ρ, ρ > 10
β 2 = β 3 = (1-β i)/2 (7) 所述DSP處理器根據(jù)全局最優(yōu)估計和協(xié)方差矩陣輸出運動模式及運動統(tǒng)計，根據(jù)陀螺儀輸出人體轉(zhuǎn)角的角速率信息積分得到人體的相對轉(zhuǎn)角； DSP處理器對轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、血氧飽和度值和計數(shù)器輸出的心率值進(jìn)行處理，輸出經(jīng)過調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)格式的心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)； 藍(lán)牙模塊連接到所述DSP處理器，將轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)和血氧飽和度數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)，其特征在于，所述藍(lán)牙模塊為藍(lán)牙4.0 (BLE)通信模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)，其特征在于，還包括DSP處理器，DSP處理器與所述藍(lán)牙模塊相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于手機(jī)的多功能數(shù)據(jù)測試手環(huán)，其特征在于，所述DSP處理器為TMS320F2812 DSP處理器。
【文檔編號】H04M1/24GK104283998SQ201410505580
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】高玉成, 劉永祥 申請人:青島康合偉業(yè)商貿(mào)有限公司