[发明专利]用于可穿戴设备的健康检测系统及数据分析方法

权利要求书

1.用于可穿戴设备的健康检测系统，其特征在于，包括设置于可穿戴设备上的心电传感器、加速度计、滤波放大模块、微控制器、通信模块及电源模块；

电源模块用于为心电传感器、加速度计、滤波放大模块、差分模块、微控制器及通信模块供电；

滤波放大模块的输入与心电传感器相连，用于信号的滤波、放大；该滤波放大模块的输出与差分模块的输入相连，该差分模块的输出与微控制器相连，该微控制器与通信模块相连；

所述微控制器还分别与加速度计及通信模块相连，通过通信模块与移动终端相连，该移动终端与服务器无线连接。

2.根据权利要求1所述的用于可穿戴设备的健康检测系统，其特征在于：所述心电传感器有两个，均采用型号为PS25255的EPIC传感器；加速度计采用型号为ADXL345的三轴加速度计。

3.根据权利要求1所述的用于可穿戴设备的健康检测系统，其特征在于：可穿戴设备采用可穿戴健康胸带。

4.根据权利要求1所述的用于可穿戴设备的健康检测系统，其特征在于：所述微控制器采用STM32单片机；通信模块采用蓝牙模块；所述蓝牙模块型号为HY254124 V8；所述移动终端为智能手机或平板电脑。

5.根据权利要求1所述的用于可穿戴设备的健康检测系统，其特征在于：所述滤波放大模块包括两个电路结构相同的电路单元，两电路单元各连接一个心电传感器；所述电路单元包括运算放大器AD820；AD820的负输入端通过电阻R1接地，AD820的正输入端通过电阻R2与心电传感器相连；且AD820的负输入端通过电阻R3与AD820的输出相连，AD820的正输入端还通过电容C1接地，AD820的输出端通过电容C2接地；电阻R1、R2阻值均为1kΩ，R3阻值为5kΩ；电容C1选择1nf，电容C2选择0.1nf。

6.根据权利要求1所述的用于可穿戴设备的健康检测系统，其特征在于：所述差分模块包括仪表放大器AD8221，AD8221的正输入端通过电阻R11与一电路单元的输出相连，放大器AD8221的负输入端通过电阻R12与另一电路单元的输出相连；AD8221的正输入端还通过电阻R13接地，AD8221的负输入端还通过电阻R14与AD8221的输出端相连，AD8221的输出端通过相互串联的电阻R15、电容C11接地。

7.根据权利要求4所述的用于可穿戴设备的健康检测系统，其特征在于：所述加速度计采用ADXL345芯片，芯片ADXL345的13脚、14脚及8脚分别与微控制器STM32的PB11、PB10、PF11脚相连。

8.基于健康检测系统的数据分析方法，其特征在于，包括心率检测和步伐检测。

9.根据权利要求8所述的基于健康检测系统的数据分析方法，其特征在于：所述心率检测包括以下步骤：

步骤1、累积固定长度的ECG信号；

步骤2、应用均值滤波器和带通滤波器对ECG信号进行滤波；

步骤3、对步骤2的信号进行微分、平方及积分计算；

步骤4、基于步骤3的积分数据的峰值，导出阈值；

步骤5、根据阈值，检测QRS波群的R波；

步骤6、计算当前R波和前一个R波之间的位置间隔，即RR间隔；

步骤7、根据历史RR间隔和R波峰值，判断当前R波的合法性；

步骤8、若当前R波合法，结合采样率，计算当前心率，心率单位为次/分钟。

10.根据权利要求8所述的基于健康检测系统的数据分析方法，其特征在于：所述步伐检测的输入数据为加速度信号、用户性别和身高，输出数据为实时步数和实时行走距离；

其包括以下步骤：

步骤1、累积固定长度的加速度信号；

步骤2、基于历史触地峰值计算阈值，初值为0；

步骤3、应用Savitzky-Golay滤波器进行滤波；

步骤4、根据过零点，检测触地位置；

步骤5、根据阈值，判断当前触地位置的合法性；

步骤6、若当前触地位置合法，累积步数加1；

步骤7、根据峰值和谷值，计算极差；

步骤8、根据极差、用户性别和身高，计算出当前的步长。步长计算公式见公式(1)-(3)；

K＝0.45·(L/1000)+0.057 (2)

其中，SL代表步长估值，单位：米，r_max和r_min分别为峰值和谷值，L是腿长估值，单位：毫米，H是身高，单位：毫米；

当前步长与历史行走距离相加，得到当前的行走距离。