[发明专利]动物体态监测装置及方法

权利要求书

1.一种动物体态监测装置，其特征在于，包括穿戴式数据采集终端及数据处理设备，所述穿戴式数据终端穿戴于动物体，以设定的采集周期T0采集并存储动物的三维加速度数据{Gx,Gy,Gz}，并通过通信接口与所述数据处理设备进行通信，最终以设定的通信周期Tx将采集到的运动数据上传到数据处理设备进行数据转换和体态分析判别，实现对动物体态跟踪管理。

2.根据权利要求1所述的一种动物体态监测装置，其特征在于，所述穿戴式数据采集终端包括三轴运动传感器、微处理器MCU、通信模块、数据存储及电源模块。

3.根据权利要求2所述的一种动物体态监测装置，其特征在于，所述微处理器MCU用于控制所述三轴运动传感器的运动数据采集，所述电源模块用于所述穿戴式数据采集终端供电，所述通信模块用于连接通信接口实现通信。

4.根据权利要求2所述的一种动物体态监测装置，其特征在于，所述三轴运动传感器以设定的采集周期T0采集动物的三维加速度数据{Gx,Gy,Gz}，并存储在所述数据存储器中。

5.根据权利要求1所述的一种动物体态监测装置，其特征在于，所述数据处理设备包含数据转换器、体态特征数据库、体态判决器及通信模块。

6.根据权利要求5所述的一种动物体态监测装置，其特征在于，所述数据转换器对三轴运动传感器采集的三维加速度数据进行筛选滤波，并对三维加速度数据{Gx,Gy,Gz}做空间角度方位转换，得到当前数据采集样本时刻动物体态的三维空间角度{θx，θy，θz}。

7.根据权利要求5所述的一种动物体态监测装置，其特征在于，所述数据处理设备的体态特征数据库存储有动物典型体态的三维空间角度分布特征数据表，其中第G_i类体态对应的三维角度识别区间为：

[θ_i_xmin，θ_i_xmax]；

[θ_i_ymin，θ_i_ymax]；

[θ_i_zmin，θ_i_zmax]；

其中θ_i_xmin为G_i类体态在x轴上的判决角度下限，θ_i_xmax为G_i类体态在x轴上的判决角度上限。

8.一种动物体态监测方法，所述方法被执行时使用如权利要求1-7任一项所述的动物体态监测装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1于待测动物体佩戴穿戴式数据采集终端，对终端上电，完成系统初始化；

S2通过数据采集终端实时采集动物运动三维加速度数据{Gx,Gy,Gz}，并定期上传至数据处理设备；

S3对三维加速度数据{Gx,Gy,Gz}做空间角度方位转换，得到当前数据采集样本时刻动物体态的三维空间角度{θx，θy，θz}；

S4将三维空间角度{θx，θy，θz}与每个数据库内各个典型体态的三维空间特征值进行匹配，得出当前周期内的体态判定，实现动物体态跟踪管理。

9.根据权利要求8所述的一种动物体态监测方法，其特征在于，所述方法中，体态的三维空间角度分布特征数据表通过下述统计分析方法得到，选取一定数量的待测动物作为样本，以T为运动加速度采集周期收集样本动物各种体态下的三维空间角度{θx，θy，θz}样本数值，给定K类典型的动物体态，选取每类动物体态G_i下的M组样本数据，以η为置信度，得到该类体态G_i三维空间角度{θx，θy，θz}置信区间，其中对于体态G_i有:

Pr{θ_i_xminθx_iθ_i_xmax}＝η；

Pr{θ_i_yminθy_iθ_i_ymax}＝η；

Pr{θ_i_zminθz_iθ_i_zmax}＝η。

10.根据权利要求8所述的一种动物体态监测方法，其特征在于，所述方法中，对体态G_i的三维空间判断标准描述为：

G_i∈{θ_i_xminθxθ_i_xmax}∩{θ_i_yminθyθ_i_ymax}∩{θ_i_zminθzθ_i_zmax}；

类似的，得到K类体态的判断标准：

G_1∈{θ_1_xminθxθ_1_xmax}∩{θ_1_yminθyθ_1_ymax}∩{θ_1_zminθzθ_1_zmax}；

…

G_K∈{θ_K_xminθxθ_K_xmax}∩{θ_K_yminθyθ_K_ymax}∩{θ_K_zminθzθ_K_zmax}；

将各个体态的三维空间角度分布特征数据存入体态特征数据库，完成对数据分析设备的初始化。