本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)及智能系統(tǒng)，具體地，涉及分布式壓力和高度混合測(cè)量控制系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

在人機(jī)交互系統(tǒng)中，涉及與接觸對(duì)象存在相互作用關(guān)系的表面，出于設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)表面受力狀態(tài)數(shù)據(jù)和形變狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，進(jìn)而對(duì)接觸對(duì)象的狀態(tài)和行為進(jìn)行判斷和識(shí)別。

針對(duì)上述需求，專利文獻(xiàn)cn106039585a(申請(qǐng)?zhí)?01610443676.7)公開了“一種具有體位感知和理療助眠功能的智能床墊”，包括床墊基板、柔性陣列力敏傳感器層、隔熱層、遠(yuǎn)紅外電熱層、保護(hù)層、針織物層、信號(hào)采集控制模塊、智能終端和云服務(wù)器，智能床墊通過采集和分析壓力分布數(shù)據(jù)信息對(duì)用戶睡眠質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估，并根據(jù)需要對(duì)用戶特定部位進(jìn)行紅外康復(fù)理療，提高用戶睡眠質(zhì)量。

該專利文獻(xiàn)反映的是常用的方法，即采用均布式的壓力傳感器陣列來(lái)獲得壓力數(shù)據(jù)集合并進(jìn)行計(jì)算處理。但這種方法布置復(fù)雜、成本較高、適應(yīng)實(shí)際需求的靈活性較差。特別是，在一些可自主調(diào)節(jié)適應(yīng)的表面支撐系統(tǒng)中，由于存在主動(dòng)和被動(dòng)的復(fù)雜變化因素，只有分布式的壓力數(shù)據(jù)集合往往并不能完全反映表面狀況及其與接觸對(duì)象的相互關(guān)系，需要與之相對(duì)應(yīng)的高度形變數(shù)據(jù)集合來(lái)共同反映表面狀況及其與接觸對(duì)象的相互關(guān)系，從而對(duì)表面狀態(tài)及其接觸對(duì)象的行為和狀態(tài)進(jìn)行更準(zhǔn)確的判斷和識(shí)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種分布式壓力和高度混合測(cè)量控制系統(tǒng)與方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種分布式壓力和高度混合測(cè)量控制系統(tǒng)，包括在表面區(qū)域內(nèi)分布的一個(gè)或多個(gè)高度數(shù)據(jù)采集模塊，還包括覆蓋所述表面區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)壓力數(shù)據(jù)采集模塊；

壓力數(shù)據(jù)采集模塊按照第一分布方式分布，高度數(shù)據(jù)采集模塊按照第二分布方式分布，其中，第一分布方式不同于第二分布方式。

優(yōu)選地，高度數(shù)據(jù)采集模塊采集高度數(shù)據(jù)變化，壓力數(shù)據(jù)采集模塊采集壓力數(shù)據(jù)變化，其中，所述高度數(shù)據(jù)變化與壓力數(shù)據(jù)變化以同步方式反映表面區(qū)域的變化狀況。

優(yōu)選地，包括：

模組數(shù)據(jù)處理及控制模塊：用于將高度數(shù)據(jù)采集模塊、壓力數(shù)據(jù)采集模塊所采集到的電信號(hào)，分別轉(zhuǎn)換為帶有位置信息的高度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)；

模組核心數(shù)據(jù)處理模塊：對(duì)所述帶有位置信息的高度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)加上時(shí)間戳后進(jìn)行存儲(chǔ)。

優(yōu)選地，采用如下任一種分布方式：

-第一分布方式為多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為多點(diǎn)分布方式；

-第一分布方式為多點(diǎn)分布方式，第二分布方式為多子區(qū)域分布方式。

優(yōu)選地，第一分布方式為沿直線方向排布的多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為網(wǎng)格點(diǎn)陣分布方式。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種分布式壓力和高度混合測(cè)量控制方法，包括在表面區(qū)域內(nèi)分布一個(gè)或多個(gè)高度數(shù)據(jù)采集模塊，還包括分布覆蓋所述表面區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)壓力數(shù)據(jù)采集模塊；

將壓力數(shù)據(jù)采集模塊按照第一分布方式分布，將高度數(shù)據(jù)采集模塊按照第二分布方式分布，其中，第一分布方式不同于第二分布方式。

優(yōu)選地，通過高度數(shù)據(jù)采集模塊采集高度數(shù)據(jù)變化，通過壓力數(shù)據(jù)采集模塊采集壓力數(shù)據(jù)變化，其中，所述高度數(shù)據(jù)變化與壓力數(shù)據(jù)變化以同步方式反映表面區(qū)域的變化狀況。

優(yōu)選地，包括：

模組數(shù)據(jù)處理及控制步驟：用于將高度數(shù)據(jù)采集模塊、壓力數(shù)據(jù)采集模塊所采集到的電信號(hào)，分別轉(zhuǎn)換為帶有位置信息的高度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)；

模組核心數(shù)據(jù)處理步驟：對(duì)所述帶有位置信息的高度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)加上時(shí)間戳后進(jìn)行存儲(chǔ)。

優(yōu)選地，采用如下任一種分布方式：

-第一分布方式為多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為多點(diǎn)分布方式；

-第一分布方式為多點(diǎn)分布方式，第二分布方式為多子區(qū)域分布方式。

優(yōu)選地，第一分布方式為沿直線方向排布的多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為網(wǎng)格點(diǎn)陣分布方式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明采用了混合分布式的壓力和高度采集模塊，可以在很大程度降低系統(tǒng)布置成本，并且可以根據(jù)實(shí)際需要靈活調(diào)整系統(tǒng)布置方案，獲得更好的識(shí)別效果，滿足數(shù)據(jù)采集和計(jì)算要求，而且本發(fā)明模組化的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了安裝工藝，便于大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明結(jié)合軟件后，有助于從壓力和形變高度兩種維度準(zhǔn)確反映表面區(qū)域狀態(tài)及其與接觸對(duì)象的復(fù)雜關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸對(duì)象的狀態(tài)和行為進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和識(shí)別。

附圖說(shuō)明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明提供的分布式壓力和高度混合測(cè)量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種分布式壓力和高度混合測(cè)量控制系統(tǒng)，包括在表面區(qū)域內(nèi)分布的一個(gè)或多個(gè)高度數(shù)據(jù)采集模塊，還包括覆蓋所述表面區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)壓力數(shù)據(jù)采集模塊；壓力數(shù)據(jù)采集模塊按照第一分布方式分布，高度數(shù)據(jù)采集模塊按照第二分布方式分布，其中，第一分布方式不同于第二分布方式。高度數(shù)據(jù)采集模塊采集高度數(shù)據(jù)變化，壓力數(shù)據(jù)采集模塊采集壓力數(shù)據(jù)變化，其中，所述高度數(shù)據(jù)變化與壓力數(shù)據(jù)變化以同步方式反映表面區(qū)域的變化狀況。針對(duì)同一表面區(qū)域的高度數(shù)據(jù)采集模塊、壓力數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成混合數(shù)據(jù)采集模組。

具體地，高度數(shù)據(jù)采集模塊、壓力數(shù)據(jù)采集模塊均包括傳感器和信號(hào)處理器。所述壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)及其變化，不僅針對(duì)的是同一表面區(qū)域，而且壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)的采集時(shí)間位于同一時(shí)間段內(nèi)，例如同一個(gè)遍歷周期，即同步或者同時(shí)。在同一表面區(qū)域且同一時(shí)間段內(nèi)采用不同的第一分布方式、第二分布方式分別采集壓力數(shù)據(jù)、高度數(shù)據(jù)，反映該表面區(qū)域的受力狀況、形變狀況，從而實(shí)現(xiàn)了混合分布。所述表面區(qū)域尤其是指與人體直接接觸或者與人體被衣物等織物相隔間接接觸的區(qū)域。例如表面區(qū)域可以是床墊表面，也可以是坐墊表面、躺椅表面或者枕頭表面。進(jìn)一步地，所述表面區(qū)域可以是智能床、躺椅等家具的整個(gè)支撐面，也可以是整個(gè)支撐面中的局部區(qū)域，當(dāng)整個(gè)支撐面被劃分出多個(gè)局部區(qū)域時(shí)，就存在多個(gè)表面區(qū)域，針對(duì)這多個(gè)表面區(qū)域可以彼此獨(dú)立或者關(guān)聯(lián)地分別數(shù)據(jù)采集模塊。

更為具體地，第一分布方式為多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為多點(diǎn)分布方式；或者，第一分布方式為多點(diǎn)分布方式，第二分布方式為多子區(qū)域分布方式。進(jìn)一步地，第一分布方式為沿直線方向排布的多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為網(wǎng)格點(diǎn)陣分布方式。子區(qū)域可以是表面區(qū)域的局部，劃分子區(qū)域時(shí)，多個(gè)子區(qū)域之間可以互不重疊，多個(gè)子區(qū)域之間也可以存在重疊。

需要更具體說(shuō)明的第一點(diǎn)是：對(duì)于人體躺臥的床、椅等家具所具有的可形變支撐表面，壓力數(shù)據(jù)的主要關(guān)注方向是沿人體身高方向的數(shù)據(jù)變化，因此所述直線方向可以即為人體身高方向。但不排除，也可以沿人體寬度方向布置多個(gè)子區(qū)域。與壓力數(shù)據(jù)不同的是，反映表面區(qū)域形變的高度數(shù)據(jù)需要以點(diǎn)陣方式呈現(xiàn)，以捕捉人體躺臥姿態(tài)的三維特征。子區(qū)域的壓力可以通過床墊中的氣包反應(yīng)出一個(gè)所屬子區(qū)域的壓力。

需要更具體說(shuō)明的第二點(diǎn)是：為了準(zhǔn)確識(shí)別人體對(duì)象、人體在表面區(qū)域狀態(tài)或者人體躺臥行為，壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)采集點(diǎn)在表面二維區(qū)域內(nèi)采用了不同的混合分布方式。壓力數(shù)據(jù)采集點(diǎn)或者采集區(qū)域沿長(zhǎng)度方向布置，反映了連續(xù)的縱向區(qū)域的壓力數(shù)據(jù)變化。而高度數(shù)據(jù)采集點(diǎn)則采用網(wǎng)格點(diǎn)陣分布，以反映二維表面區(qū)域在高度方向的形變變化；由于有壓力數(shù)據(jù)的混合及比對(duì)，這種網(wǎng)格點(diǎn)陣分布可以在最大間距上間隔分布，所需傳感器數(shù)量減少，大大降低了技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的實(shí)際成本。

進(jìn)一步地，陣列傳感器的布置密度增加能提高對(duì)表面描述的精度，但會(huì)提高復(fù)雜程度和增加實(shí)現(xiàn)成本。最大間距是指陣列分布傳感器之間，在采集數(shù)據(jù)能夠滿足實(shí)現(xiàn)描述表面要求情況下的、在物理空間平面上的最大分布間隔距離。

所述分布式壓力和高度混合測(cè)量控制系統(tǒng)，還包括模組數(shù)據(jù)處理及控制模塊、模組核心數(shù)據(jù)處理模塊。模組數(shù)據(jù)處理及控制模塊包括單片機(jī)及其外圍電路。模組核心數(shù)據(jù)處理模塊包括控制計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)暫存(ram)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(flash)模塊及其外圍電路。模塊之間通過數(shù)據(jù)總線通信模塊傳輸信號(hào)。

模組數(shù)據(jù)處理及控制模塊：用于將高度數(shù)據(jù)采集模塊、壓力數(shù)據(jù)采集模塊所采集到的電信號(hào)，分別轉(zhuǎn)換為帶有位置信息的高度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)。具體地，壓力數(shù)據(jù)可以通過壓力傳感器進(jìn)行采集，高度數(shù)據(jù)可以通過高度測(cè)量裝置采集，或者通過點(diǎn)陣分布的壓力傳感器所采集得到壓力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為高度數(shù)據(jù)。因此，所述按照第二分布方式采集得到的高度數(shù)據(jù)，可以是由按照第二分布方式采集得到的壓力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到，并不一定是直接采集得到高度數(shù)據(jù)，其中，壓力數(shù)據(jù)可以與高度數(shù)據(jù)線性相關(guān)。同樣的，并不一定是直接采集的壓力數(shù)據(jù)，也可以通過與壓力數(shù)據(jù)不同的采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到。

模組核心數(shù)據(jù)處理模塊：對(duì)所述帶有位置信息的高度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)加上時(shí)間戳后進(jìn)行存儲(chǔ)。由于壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)是針對(duì)同一表面區(qū)域且采集時(shí)間位于同一時(shí)間段，因此所述壓力數(shù)據(jù)和高度數(shù)據(jù)均包括位置屬性和時(shí)間屬性，其中，時(shí)間屬性通過時(shí)間戳標(biāo)記，反應(yīng)壓力數(shù)據(jù)或高度數(shù)據(jù)采集的日期和時(shí)刻點(diǎn)等時(shí)間信息。

在一個(gè)優(yōu)選例中，由多個(gè)混合數(shù)據(jù)采集模組縱向排列組成。所述混合數(shù)據(jù)采集模組為一組內(nèi)置高度數(shù)據(jù)采集模塊的相互連通的氣包，與一個(gè)氣壓數(shù)據(jù)采集模塊相連。每?jī)蓚€(gè)混合數(shù)據(jù)采集模組與一個(gè)模組數(shù)據(jù)處理及控制模塊相連。多個(gè)模組數(shù)據(jù)處理及控制模塊與模組核心數(shù)據(jù)處理模塊通過數(shù)據(jù)總線通信模塊相連。從而實(shí)現(xiàn)了上述混合數(shù)據(jù)采集的功能。

相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種分布式壓力和高度混合測(cè)量控制方法，包括在表面區(qū)域內(nèi)分布一個(gè)或多個(gè)高度數(shù)據(jù)采集模塊，還包括分布覆蓋所述表面區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)壓力數(shù)據(jù)采集模塊；

將壓力數(shù)據(jù)采集模塊按照第一分布方式分布，將高度數(shù)據(jù)采集模塊按照第二分布方式分布，其中，第一分布方式不同于第二分布方式。

通過高度數(shù)據(jù)采集模塊采集高度數(shù)據(jù)變化，通過壓力數(shù)據(jù)采集模塊采集壓力數(shù)據(jù)變化，其中，所述高度數(shù)據(jù)變化與壓力數(shù)據(jù)變化以同步方式反映表面區(qū)域的變化狀況。

所述分布式壓力和高度混合測(cè)量控制方法還包括：

模組數(shù)據(jù)處理及控制步驟：用于將高度數(shù)據(jù)采集模塊、壓力數(shù)據(jù)采集模塊所采集到的電信號(hào)，分別轉(zhuǎn)換為帶有位置信息的高度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)；

模組核心數(shù)據(jù)處理步驟：對(duì)所述帶有位置信息的高度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)加上時(shí)間戳后進(jìn)行存儲(chǔ)。

進(jìn)一步地，在所述分布式壓力和高度混合測(cè)量控制方法中采用如下任一種分布方式：

-第一分布方式為多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為多點(diǎn)分布方式；

-第一分布方式為多點(diǎn)分布方式，第二分布方式為多子區(qū)域分布方式。

第一分布方式為沿直線方向排布的多子區(qū)域分布方式，第二分布方式為網(wǎng)格點(diǎn)陣分布方式。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。