[发明专利]用于识别乘员与驾驶员的智能手环及方法

摘要

用于识别乘员与驾驶员的智能手环及方法，属于智能穿戴设备领域，该智能手环包括手环带、手环壳体及控制电路板，手环壳体上设置有手环带，手环壳体内部嵌装有控制电路板，控制电路板上布设有电源模块、传感器模块、位置跟踪模块、显示触控模块、无线通信模块、震动模块、存储模块及微处理器，本发明通过手环位置跟踪模块判断使用者是否乘坐在载具上，通过传感器判断使用者是否有疑似转动方向盘的动作。并向移动终端推送若干次消息，询问使用者是否判断正确。在经过若干次数据收集后，运用BP神经网络进行自学习，实现对使用者行车状态的精确识别，为以后用手环识别疲劳状态提供理论支撑。

主权项

1.基于智能手环识别乘员与驾驶员的方法，该智能手环包括手环带、手环壳体及控制电路板，手环壳体上设置有手环带，手环壳体内部嵌装有控制电路板，控制电路板上布设有电源模块、传感器模块、位置跟踪模块、显示触控模块、无线通信模块、震动模块、存储模块及微处理器，且电源模块、传感器模块、位置跟踪模块、显示触控模块、无线通信模块、震动模块及存储模块同时与微处理器连接，所述传感器模块包括位置传感器和六轴陀螺仪传感器；所述传感器模块还包括心率传感器和血压传感器；所述电源模块采用电源模块BQ24050、位置跟踪模块采用位置跟踪模块AT6558、显示触控模块采用显示触控模块SWC208、无线通信模块采用无线通信模块DA14580、微处理器采用微处理器MSP430F169及六轴陀螺仪传感器采用六轴陀螺仪传感器1428‑1050‑6‑ND；其特征在于：具体包括如下步骤，步骤一、启动使用者所佩戴手环，手环与移动终端建立无线通信连接；步骤二、通过手环内部的传感器模块检测使用者的状态信息并将其发送给手环内部的微处理器，该微处理器接收使用者的状态信息并进行处理，判断使用者为乘车状态或驾驶状态，并将判断结果推送给移动终端，通过移动终端向使用者发送询问讯息，询问该判断结果是否正确；或者，通过手环内部的传感器模块检测使用者的状态信息并将其发送给移动终端，移动终端接收使用者的状态信息并进行处理，判断使用者为乘车状态或驾驶状态，同时移动终端向使用者发送询问讯息，询问该判断结果是否正确；其中，所述使用者的状态信息包括相对于地面的相对速度v和使用者的行为信息，使用者的行为信息包括使用者的roll值，pitch值，yaw值，X轴方向加速度，Y轴方向加速度及Z轴方向加速度，其中roll值为左右倾斜数据，pitch值为前后倾斜数据，yaw值为左右摇摆数据；步骤三、获取训练样本，利用BP神经网络对训练样本进行训练，识别使用者为乘车状态或驾驶状态，具体过程如下，①预先设定训练样本量为m，m≥10,采集m组训练样本，所述训练样本由左右倾斜剧烈波动次数、前后倾斜剧烈波动次数、左右摇摆剧烈波动次数、X轴加速度剧烈波动次数、Y轴加速度剧烈波动次数及Z轴加速度剧烈波动次数组成；②根据预先设定的训练样本量，在移动终端的应用程序内建立BP神经网络，BP神经网络体系结构由输入层、隐含层及输出层构成，隐含层设在输入层和输出层之间，BP神经网络具有6个输入节点及1个输出节点，将左右倾斜剧烈波动次数、前后倾斜剧烈波动次数、左右摇摆剧烈波动次数、X轴加速度剧烈波动次数、Y轴加速度剧烈波动次数及Z轴加速度剧烈波动次数构成的训练样本作为BP神经网络的输入，使用者为乘车状态或驾驶状态对应的参数作为BP神经网络的输出；③初始化BP神经网络，选择激活函数，其中隐含层的激活函数采用tanh函数，输出层的激活函数采用Sigmoid函数；④将训练样本输入BP神经网络，采用误差反向传播算法进行训练，BP神经网络的所有实际输出与其目标输出一致时，训练结束；否则，通过修正权值，使BP神经网络的目标输出与实际输出一致，识别使用者为乘车状态或驾驶状态；所述步骤二中判断使用者为乘车状态或驾驶状态的过程如下，相对于地面的相对速度v＞25km/h且v＜130km/h时，执行判断操作，分析连续t秒检测时间内使用者的roll值，pitch值，yaw值，X轴方向加速度，Y轴方向加速度及Z轴方向加速度，将连续t秒检测时间划分为N个检测周期，每个检测周期为r秒，第u个r秒内使用者的roll值的标准差大于13.5，且pitch值和yaw值的标准差均小于6.5时记为转向动作，否则记为非转向动作，转向动作和非转向动作构成方向盘转动操作数组a[u]，a[u]用于判段使用者手部动作是否相对方向盘所在平面的旋转运动；获取第u个r秒内使用者的X轴方向加速度，Y轴方向加速度及Z轴方向加速度的最大值，分别为x,y,z,z>(5x+5y)时记为平移动作，否则记为非平移动作，平移动作和非平移动作构成方向盘平移操作数组b[u]，b[u]用于判段使用者手部动作是否相对方向盘所在平面上的平移运动；连续t秒检测时间内旋转运动与平移运动的匹配度阈值为M，0.8<M<1.2判定使用者处于驾驶状态，否则为乘车状态，其中连续t秒检测时间内旋转运动与平移运动的匹配度阈值为M满足关系式为所述r取值为3秒。