CN1991304B

CN1991304B - 具有导航功能的生理感测装置

Info

Publication number: CN1991304B
Application number: CN2005101374830A
Authority: CN
Inventors: 蔡明杰; 陈永裕; 王士豪
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2025-12-30
Also published as: CN1991304A

Abstract

本发明涉及一种具有导航功能的生理感测装置，其是整合全球定位系统模块、磁性感测模块、惯性感测模块及生理感测模块以先行撷取使用者的坐标方位、生理状态及动作状态等相关讯号，接着利用噪声滤波器减少噪声的干扰，再经过讯号处理器及警示判断器的运算处理后，即可同时得知使用者的位置、生理状态以及是否发生意外或危险。

Description

具有导航功能的生理感测装置

技术领域

本发明涉及一种具导航功能的生理感测装置，特别涉及一种利用全球定位系统模块、磁性感测模块、惯性感测模块及生理感测模块以达成人体定位、生理感测及意外侦测功能的一种具有导航功能的生理感测装置。

背景技术

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)具有对客户端所处位置加以定位的功能，然而一旦进入室内或都会区中，遮蔽效应将会严重干扰全球定位系统的准确度甚至完全无法接收不到讯号，因此必须藉由额外的定位感测装置来辅助全球定位系统进一步排除遮蔽效应对于全球定位系统的影响。由于惯性技术完全不须如全球定位系统般依赖外来的传输信号，也不受地域的限制，故可弥补全球定位系统容易受地形干扰以及讯号微弱时的不足之处。目前，藉由整合全球定位系统、惯性感测组件及磁性感测组件对人体进行追踪及定位的相关技术可说是不胜枚举。

现有技术如美国专利案号US6805844、US6845323、US6529827及US6834150提出了许多有关人体定位的解决方案，然而针对人体的生理状态及动作状态，却没有揭示任何相关的整合技术，故无法快速且精准地同时判断出人体的位置、生理状态及动作状态。

有鉴于此，本发明提出一种具有导航功能的生理感测装置，其是结合人体定位、生理感测与意外侦测等相关技术，除了可实时提供使用者所处位置的信息，亦可将使用者目前的生理状况记录下来，进一步侦测使用者是否发生意外或危险。

发明内容

本发明的主要目的是藉由整合全球定位系统技术、生理讯号撷取技术以及惯性感测技术来组成一种具有安全监看功能的装置，其可装设于老人、儿童或病患身上，并进一步侦测使用者所处的位置、生理状态及动作状态。

本发明的另一目的是将使用者所处的位置、生理状态及动作状态等相关信息，透过通讯传输模块传送至一显示装置或是一远程监测中心，以便随时监控使用者的状况。

为达到上述目的，本发明提出一种具有导航功能的生理感测装置，其包括一全球定位系统模块、一磁性感测模块、一惯性感测模块、一生理感测模块、一噪声滤波单元、一讯号处理单元、一警示判断单元以及一通讯传输模块。

其中，该全球定位系统模块用于接收卫星定位信息以输出一第一定位讯号；该磁性感测模块用于测量地磁变动量强度以输出一第二定位讯号；该惯性感测模块用于感测人体的特定动作以对应输出一肢体讯号，并根据人体的位移状态对应输出一第三定位讯号；该生理感测模块用于感测人体的生理状况以对应输出一生理讯号；该噪声滤波单元是对该第一定位讯号、该第二定位讯号、该第三定位讯号、该肢体讯号及该生理讯号进行噪声滤波处理；该讯号处理单元是对该噪声滤波单元所输出的讯号进行运算处理以输出一数字讯号；该警示判断单元是对该数字讯号进行解读以判断该数字讯号的讯号值是否异常，并输出一警示讯号。

较佳地，该具有导航功能的生理感测装置更包括一通讯传输模块，该通讯传输模块是将该讯号处理单元所输出的数字讯号传输至一远程监控中心，亦可将该警示判断单元所输出的警示讯号传输至一远程监控中心。

较佳地，该具有导航功能的生理感测装置更包括一显示装置，该显示装置用于接收该数字讯号并显示出人体的定位讯息、肢体讯息及生理讯息，亦可接收该警示讯号并发出闪烁灯光或是声响的警告。

该磁性感测模块可为一电子罗盘。该惯性感测模块可包括至少一惯性传感器，而该惯性传感器可为一加速度传感器、一陀螺仪或一水平仪。该生理感测模块可包括至少一生理传感器，而该生理传感器可为一心跳脉搏传感器、一血液含氧量传感器、一血流指数感知器、一皮肤表面电阻抗量感知器、一温度感知器、一湿度感知器其中之一。

此外，该数字讯号带有人体的定位讯息、肢体讯息及生理讯息。若该数字讯号的讯号值大于一上限值、小于一下限值或其相邻的讯号值的差值大于一标准值则该警示判断单元可依上述判断方式而输出该警示讯号。

综合上述，本发明提出一种具有导航功能的生理感测装置，其整合全球定位系统模块、磁性感测模块、惯性感测模块、以及生理感测模块以撷取使用者的坐标方位、生理状态及动作状态等相关讯号。再利用噪声滤波器先减少噪声的影响，经过讯号处理器及警示判断器的运算处理后，即可精确地判断出使用者的位置、生理状态以及是否发生意外或危险。

附图说明

图1为本发明具有导航功能的生理感测装置的第一较佳实施例；

图2为本发明具有导航功能的生理感测装置的第二较佳实施例。

附图标号如下：110全球定位系统模块；115第一定位讯号；120磁性感测模块；125第二定位讯号；130惯性感测模块；135肢体讯号；137第三定位讯号；140生理感测模块；145生理讯号；150噪声滤波单元；155讯号；160讯号处理单元；165、167数字讯号；170警示判断单元；175警示讯号；180通讯传输模块；190远程监控中心；210全球定位系统模块；215第一定位讯号；220磁性感测模块；225第二定位讯号；230惯性感测模块；235肢体讯号；237第三定位讯号；240生理感测模块；245生理讯号；250噪声滤波单元；255讯号；260讯号处理单元；265、267数字讯号；270警示判断单元；275警示讯号；280显示装置。

具体实施方式

为能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，兹配合附图详细说明如后：

请参考图1，图1为本发明具有导航功能的生理感测装置的第一较佳实施例。此具有导航功能的生理感测装置包括有一全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)模块110、一磁性感测模块120、一惯性感测模块130、一生理感测模块140、一噪声滤波单元150、一讯号处理单元160、一警示判断单元170以及一通讯传输模块180。

其中，全球定位系统模块110用于接收卫星定位讯号以输出一第一定位讯号115；磁性感测模块120用于测量地磁变动量强度以输出一第二定位讯号125；惯性感测模块130是根据人体的特定动作对应输出一肢体讯号135，并根据人体的位移状态对应输出一第三定位讯号137；生理感测模块140是根据人体的生理状况对应输出一生理讯号145；噪声滤波单元150是对第一定位讯号115、该第二定位讯号125、肢体讯号135、该第三定位讯号137及生理讯号145进行一噪声滤波处理；讯号处理单元160是对该噪声滤波单元150所输出的讯号155进行运算处理以输出数字讯号165与167；警示判断单元170是对数字讯号165进行解读以判断数字讯号165的讯号值是否异常，若讯号值异常则输出一警示讯号170；通讯传输模块180则将讯号处理单元160所输出的数字讯号165及警示判断单元170所输出的警示讯号175传输至一远程监控中心190。

透过全球定位系统模块110、磁性感测模块120及惯性感测模块130所提供的第一定位讯号115、第二定位讯号125及第三定位讯号137，对于使用者所在的位置坐标将可提供更为精确的数据，其中磁性感测模块120可为一电子罗盘或是任何利用磁性感测技术来提供方位信息的电子装置，即便使用者在静止或慢速移动的状态下，亦可利用磁性感测模块120来辅助全球定位系统模块110以便估测出使用者所在的位置。此外，在全球定位系统模块110无法接收卫星定位信息时，也就是缺少第一定位讯号115的情况下，惯性感测模块130所输出的第三定位讯号137，可提供人体相关位移的数据，继续掌握人体所在的位置。

惯性感测模块130则可包含加速度传感器、陀螺仪、水平仪，不仅可用来提供人体相关位移的数据，亦可纪录人体在某一特定动作下的所产生的力量、加速度、角加速度、速度或位移等数据。例如人体在跌倒时，在一短暂的时间间隔内，会瞬间产生一向前倾斜的力量，惯性感测模块130则可利用此一特性将相关的数据数据记录下来并将的输出。

生理感测模块140则可包含心跳脉搏传感器、血液含氧量传感器、血流指数传感器、皮肤表面电阻抗传感器、温度传感器或湿度传感器等任何针对人体的生理状况进行量测的生理传感器。同样地，生理感测模块140可将人体生理状况的各项数据数据记录下来并将的输出。

由于第一定位讯号115及第二定位讯号125容易受到周围环境的影响而导致讯号有失真的情况，故噪声滤波单元150可针对第一定位讯号115及第二定位讯号125进行滤波处理以减少噪声。另外，惯性感测模块130及生理感测模块所输出的肢体讯号135、第三定位讯号137及生理讯号145亦可透过噪声滤波单元150来滤除噪声以求得更为精确的数据数据。噪声滤波单元150可视使用者的需求，使用数个噪声滤波器分别对各个输入讯号进行噪声抑制的工作。

讯号处理单元160则可对经过噪声滤波处理的讯号155进行运算处理，再将数字讯号165及167分别输出给警示判断单元170及通讯传输模块180。

警示判断单元170则对数字讯号165进行解读以判断该数字讯号的讯号值是否异常，其判断的依据则可使用以下几种方式：若该数字讯号165的讯号值大于一上限值、小于一下限值或其相邻的讯号值的差值大于一标准值则输出警示讯号175以表示人体的生理状况不良好，甚至是发生跌倒等意外事件。例如当代表温度值的电压值过高时，也就是人体的温度大于一标准温度(38℃)则发出警告；例如代表加速度的电压值，其相邻的两个取样点的电压差值过大时，也就是人体的状态可能为跑步、蹲下或跌倒的情形，然而若加速度侦测方向为人体前方往下倾斜的方向，当发生加速度值变化过大时，配合人体定位讯息及生理讯息等相关数据，则可判断出人体是否发生跌倒的意外事件，上述的应用仅作为用来实施本发明的一范例。

通讯传输模块180则可将带有人体的定位讯息、肢体讯息及生理讯息的数字讯号167以及警示讯号175传送至一远程监控中心190，以便实时监控老人、儿童或病患等配戴有本发明具有导航功能的生理感测装置的使用者，通讯传输模块180主要是采用无线传输方式，视其需求亦可选用各种适合的通讯规格及通讯协议。

请参考图2，图2为本发明具有导航功能的生理感测装置的第二较佳实施例。此具有导航功能的生理感测装置包括有一全球定位系统模块210、一磁性感测模块220、一惯性感测模块230、一生理感测模块240、一噪声滤波单元250、一讯号处理单元260、一警示判断单元270以及一显示装置280。

其中，全球定位系统模块210用于接收卫星定位讯号以输出一第一定位讯号215；磁性感测模块220用于测量地磁变动量强度以输出一第二定位讯号225；惯性感测模块230是根据人体的特定动作对应输出一肢体讯号235，并根据人体的位移状态对应输出一第三定位讯号237；生理感测模块240是根据人体的生理状况对应输出一生理讯号245；噪声滤波单元150是对第一定位讯号215、该第二定位讯号225、肢体讯号235、第三定位讯号237及生理讯号245进行一噪声滤波处理；讯号处理单元260是对该噪声滤波单元250所输出的讯号255进行运算处理以输出数字讯号265与267；警示判断单元270是对数字讯号265进行解读以判断数字讯号265的讯号值是否异常，若讯号值异常则输出一警示讯号270；显示装置280则用于接收数字讯号267及警示讯号275，以将人体的定位讯息、肢体讯息及生理讯息显示出来或发出警告。

第二较佳实施例的目的在于将人体的定位讯息、肢体讯息及生理讯息等相关信息直接显示在显示装置280上，显示装置280可为一小型的液晶面板或是任何具有显示功能的电子电路，可发出闪烁灯光或是声响的警告，以便使用者能够随时得知本身的位置及生理状况。

唯以上所述者，仅为本发明的较佳实施例，不能以之限制本发明的权利要求的范围。即凡依本发明权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和权利要求的范围，故都应视为本发明的进一步实施状况。

Claims

1.一种具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，包含有：

一全球定位系统模块，用于接收卫星定位信息，并输出一第一定位讯号；

一磁性感测模块，用于测量地磁变动量强度，并输出一第二定位讯号；

一惯性感测模块，用于感测人体的特定动作以对应输出一肢体讯号，并根据人体的位移状态对应输出一第三定位讯号；该惯性感测模块包括至少一惯性传感器，该惯性传感器包括：一加速度传感器及一陀螺仪；

一生理感测模块，用于感测人体的生理状况以对应输出一生理讯号；

一噪声滤波单元，是对该第一定位讯号、该第二定位讯号、该第三定位讯号、该肢体讯号及该生理讯号进行噪声滤波处理；

一讯号处理单元，是对该噪声滤波单元所输出的讯号进行运算处理以输出一数字讯号；以及

一警示判断单元，是对该数字讯号进行解读以判断该数字讯号的讯号值是否异常，并输出一警示讯号。

2.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，包括一通讯传输模块，用于传输该讯号处理单元所输出的数字讯号至一远程监控中心。

3.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，包括一通讯传输模块，用于传输该警示判断单元所输出的警示讯号至一远程监控中心。

4.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，包括一显示装置，用于接收该数字讯号并显示出人体的定位讯息、肢体讯息及生理讯息。

5.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，包括一显示装置，用于接收该警示讯号并发出警告。

6.如权利要求第5项所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该显示装置可发出闪烁灯光或是声响的警告。

7.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该磁性感测模块为一电子罗盘。

8.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该惯性感测模块可于该全球定位系统模块无法输出该第一定位讯号时，持续输出该第三定位讯号。

9.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该生理感测模块包括至少一生理传感器。

10.如权利要求9所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该生理传感器为一心跳脉搏传感器、一血液含氧量传感器、一血流指数传感器、一皮肤表面电阻抗传感器、一温度传感器、一湿度传感器其中之一。

11.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该数字讯号带有人体的定位讯息。

12.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该数字讯号带有人体的肢体讯息。

13.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该数字讯号带有人体的生理讯息。

14.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该数字讯号的讯号值大于一上限值则输出该警示讯号。

15.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该数字讯号的讯号值小于一下限值则输出该警示讯号。

16.如权利要求1所述的具有导航功能的生理感测装置，其特征在于，该数字讯号中两相邻时间点的讯号值的差值大于一标准值则输出该警示讯号。