[发明专利]一种基于步态加速度信号的疲劳检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及疲劳检测技术，尤其涉及一种基于步态加速度信号的疲劳检测方法及装置。

背景技术

随着社会的发展，人们的生活节奏在逐步加快，来自多方面的压力也越来越大，很多人的疲劳感在加剧。因此疲劳已经被公认为是一种严重的社会问题。在疲劳状态下工作效率低，易于引发安全事故。进入疲劳状态时继续进行运动，会对身体造成一定的损害，不利于体力的恢复，影响身体健康。

目前国内外对疲劳状态检测的常用方法主要有下述几种。(1)主观判断法。如自测，调查问卷，对被测试者的工作效率等方面进行评价性测定等方法。(2)生理反应测试法。根据人体对各种刺激的反应程度进行判断，主要有闪频值检查法(眨眼的速度)、膝腱反射机能检查法，两点刺激敏感阈值检测法等。(3)生理参数测定法。是在人体不同位置皮肤上贴电极采集生理信号进行分析和判断的方法。(4)生物化学法。是通过检查人的血液、尿液、汗液、唾液、油脂、酶等液体成分的变化进行疲劳判断。以上方法存在容易受主观因素影响、操作需要特定条件、需要体内取样容易引起身体不适感等不足，而且也无法做到随时检测和被测试者自己检测。

检索文献得知，近年来国外一些研究机构针对特定人群(帕金森病人、小学生、癌症患者、老年人等)疲劳前后步态参数的变化进行了定性的研究。采用的方法是用标尺、秒表等工具测量受试者的疲劳前和疲劳后步长、步宽、步速、步幅等步态参数的变化。该方法操作繁琐，也无法自行随时检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于步态加速度信号的疲劳检测方法及装置，可以随时且方便地检测人是否进入疲劳状态并进行提醒，避免因疲劳而造成的工作失误、身体损伤等危害。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于步态加速度信号的疲劳检测方法，步骤为：

1.获取基准数据：采集人在无疲劳感时平地行走的步态加速度信号并进行去噪声和规格化处理，得到基准数据；

2.确定疲劳阈值：采集人在疲劳状态时的平地行走的步态加速度信号并进行去噪声和规格化处理，得到疲劳数据，用相关系数法求得疲劳数据与基准数据的相关系数，作为疲劳阈值；

3.进行疲劳检测：检测时，采集人平地行走时的步态加速度信号并进行去噪声和规格化处理后得到检测数据，用相关系数法求得检测数据与基准数据的相关系数，与疲劳阈值进行比较，结果低于疲劳阈值时，进行疲劳提醒。

所述的规格化处理是指去除采集到的步态加速度信号中前段和后段的非稳定信号，然后根据足跟着地时产生的加速度信号最大值，将中间段信号划分为若干步(因为平地行走的步态加速度信号在足跟着地时出现最大值，因此将某一个最大值到下一个最大值之间的信号划分为一步)；最后对每一步中的信号进行归一化处理，使每一步中的信号个数相同，波形不变。

如果用于对某一特定人群进行疲劳检测时，须将该特定人群中的多个个体的基准数据进行平均后作为该特定人群的基准数据，多个个体的疲劳阈值平均后作为该特定人群的疲劳阈值。

一种实现上述基于步态加速度信号的疲劳检测方法的装置，包括单片机，所述的单片机分别与加速度传感器、存储器、按键、指示灯、模式选择开关和蜂鸣器连接，单片机对加速度传感器采集的步态加速度信号进行读取并存储于存储器中，然后对存储器中的数据进行处理；所述的模式选择开关用于基准数据、疲劳数据和检测数据三种模式的选择；所述的按键用于启动数据采集操作；所述的蜂鸣器，用于检测到疲劳时进行发声提醒。该装置还包括电池。

如果还用于对特定人群进行疲劳检测时，可以设置类别选择开关，用于集体和个体的选择。

本发明的有益效果：佩戴本发明疲劳检测装置，可以随时且方便地检测人是否进入疲劳状态并进行提醒，从而避免因疲劳而造成的工作失误、身体损伤等危害。本发明可用于家庭对老年人的监护，以避免过度疲劳造成一些意外伤害；用于医院对一些特定病人的康复进行监护，以避免过量运动；用于对运动员训练中的疲劳状态监测；用于生产线员工疲劳状态监测，避免因疲劳带来安全问题；用于个体对自身疲劳状态的监测等。

附图说明

图1是固化于疲劳检测装置电路板上单片机中的监控程序流程图

图2是检测装置前面板示意图

图3是检测装置后面板示意图

图4是电路主要模块连接图

(图5～图13是检测装置的电路原理图)

图5是单片机和按键、指示灯电路

图6是加速度传感器电路

图7是铁电存储器电路