[发明专利]基于RFID的游泳安全监控系统

权利要求书

1.一种基于RFID的游泳安全监控系统，其特征在于，包括：运动建模模块、运动评估模块和安全监控模块；

运动建模模块，用于：根据游泳活动的周期性特征结果，定义单个周期的活动作为运动单元；将对象的游泳活动的状态分为：非游泳状态和游泳状态；根据对接收到的信号的规律性分析，完成状态的划分和转移；通过完成运动单元的划分，建立个人泳姿模型；

运动评估模块，用于在运动建模模块的基础上至少实现对对象的泳姿识别分类和泳姿熟练度评估；

安全监控模块根据接收到的信号即单个对象上的多个RFID标签的联合信号，完成游泳的活动监控和安全预警；

个人泳姿模型通过DTW算法构建，具体包括：

定义m_i＝[t_s,t_e],其中m_i表示第i个运动单元，t_s，t_e分别是这个运动单元的开始时间和结束时间，而且m_i.t_e＝m_i+1.t_s；m_i.t_e表示第i个运动单元的结束时间，m_i+1.t_s表示第i+1个运动单元的起始时间；因此，游泳活动可以表示为序列M＝{m₀,m₁…,m_i}；每个单独的运动单元包含了游泳活动的一个最小周期；使用离群点检测方法划分运动单元，并根据经验值，设定一个最长时长阈值Δt_ε，使得对任意m_i都有：0m_i.t_e-m_i.t_s≤Δt_ε；

计算相邻两个运动单元的相似度实现游泳状态与非游泳状态的区分；

已知对象的接收信号序列为S，其中其中n是区间[m_i.t_s,m_i.t_e]中采集的信号样本数，N是S中包含的运动单元总数，为运动单元m_i的接收信号序列，R^1*n表示实数一维矩阵；那么相邻两个运动单元m_i和m_i+1之间的相似度通过KL散度计算：

设定一个阈值ε，使得时，表明所对应的相邻两个运动单元属于同一泳姿，且对象处于游泳状态；否则说明对象当前处于非游泳状态、或者对象变换了泳姿。

2.如权利要求1所述的基于RFID的游泳安全监控系统，其特征在于，

每个运动单元的信息使用本单元内获取的单个对象上的多个RFID标签的联合信号强度表示。

3.如权利要求2所述的基于RFID的游泳安全监控系统，其特征在于，

RFID标签设于对象的头部、手臂。

4.如权利要求1所述的基于RFID的游泳安全监控系统，其特征在于，

运动评估模块中泳姿识别分类：通过对象的当前信号特征与已知不同泳姿下的信号特征的相似度比较，实现泳姿识别分类。

5.如权利要求4所述的基于RFID的游泳安全监控系统，其特征在于，

泳姿识别分类采用决策树分类算法。

6.如权利要求1所述的基于RFID的游泳安全监控系统，其特征在于，

安全监控模块中，进行过度运动与意外的检测；

对于过度运动，根据对对象的运动观测，预测运动下一运动单元的持续时间、移动距离，若预测到下一运动单元的持续时间大于设定时间阈值，或下一运动单元的移动距离小于设定距离阈值，则向对象发出提醒；

对于意外，通过对象手臂和头部RFID标签的信号异常检测。