本發(fā)明涉及智能寵物健康監(jiān)測(cè)，具體為一種基于毫米波雷達(dá)的普適性寵物健康異常監(jiān)測(cè)裝置與方法，適用于各類形態(tài)、材質(zhì)的寵物飲食容器。
背景技術(shù)：
1、現(xiàn)有寵物健康監(jiān)測(cè)設(shè)備存在以下缺陷：依賴高成本多傳感器融合方案，難以普及應(yīng)用；設(shè)備形態(tài)固定，無(wú)法適配不同規(guī)格的飲食容器；需要精確的寵物身份識(shí)別，部署復(fù)雜度高。
2、本發(fā)明通過(guò)創(chuàng)新性的毫米波雷達(dá)部署方案與自適應(yīng)算法，實(shí)現(xiàn)低成本、高兼容的普適性健康監(jiān)測(cè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提出一種圍繞著寵物飲食裝置來(lái)部署的普適性寵物健康監(jiān)測(cè)裝置與方法。針對(duì)現(xiàn)有方案成本高、適配性差的問題，采用24ghz毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)單傳感器健康監(jiān)測(cè)：創(chuàng)新設(shè)計(jì)磁吸/綁帶/吸附三種安裝結(jié)構(gòu)，適配金屬、塑料、陶瓷等各類飲食容器，以及自動(dòng)喂食器、自動(dòng)飲水機(jī)、智能喂養(yǎng)一體機(jī)等智能設(shè)備，并且可以靈活固定安裝在寵物飲食區(qū)域。
2、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)體系如圖1所示，包含毫米波雷達(dá)模組、自適應(yīng)固定裝置、警示模塊、低功耗通信單元等硬件單元。
3、毫米波雷達(dá)模組（24ghz?fmcw）：尺寸≤30×30mm，可嵌入式/外掛式安裝，支持金屬/塑料/陶瓷等材質(zhì)容器。
4、自適應(yīng)固定裝置：含磁吸片（磁場(chǎng)強(qiáng)度≥200mt）、硅膠綁帶（拉伸率≥300%）、真空吸附盤三種安裝模式。
5、警示模塊：三色led燈環(huán)（rgb）、蜂鳴器（60-80db可調(diào)）。
6、低功耗通信單元：ble?5.0+lora雙模，待機(jī)功耗≤10μa。
7、本發(fā)明的三種安裝方法說(shuō)明：1）磁吸模式，通過(guò)永磁體陣列實(shí)現(xiàn)金屬容器的快速安裝（響應(yīng)時(shí)間＜5秒），自動(dòng)觸發(fā)表面波反射監(jiān)測(cè)模式。?2）綁帶模式，超彈性硅膠材料適配不規(guī)則容器（直徑5-50cm），雷達(dá)波束自動(dòng)補(bǔ)償形變導(dǎo)致的指向偏移（補(bǔ)償精度±2°）。3）吸附模式，真空泵微型化設(shè)計(jì)（功耗＜0.1w），支持玻璃/陶瓷等非磁性容器，穿透式監(jiān)測(cè)時(shí)自動(dòng)增強(qiáng)發(fā)射功率（+5dbm）。
8、本發(fā)明中采用了毫米波波束自適應(yīng)調(diào)節(jié)，其原理是首先進(jìn)行材質(zhì)感知，通過(guò)回波信號(hào)的頻移特性（多普勒展寬≤5khz）估算容器介電常數(shù)εr，誤差＜5%；接著應(yīng)用模式?jīng)Q策樹，金屬容器（εr＞50），采用表面反射，波束傾角θ=45°±5°；塑料容器（2＜εr≤5），穿透監(jiān)測(cè)，波束聚焦深度d=容器壁厚+5cm；陶瓷容器（5＜εr≤50），混合模式，交替發(fā)射垂直/傾斜波束（周期1s）。動(dòng)態(tài)優(yōu)化：每24小時(shí)重新校準(zhǔn)波束參數(shù)，適應(yīng)容器老化或污染帶來(lái)的特性變化。
9、本發(fā)明引入分級(jí)警示系統(tǒng)，其工作流程見圖3。采用多參數(shù)決策邏輯：1）一級(jí)警示，進(jìn)食節(jié)奏異常（持續(xù)10秒）→?短期健康風(fēng)險(xiǎn)；2）二級(jí)警示，呼吸異常（持續(xù)2分鐘）→?潛在心肺疾?。?）三級(jí)警示，劇烈體動(dòng)（加速度＞5g）→?急性病癥或外傷。自適應(yīng)基準(zhǔn)建立：初始7天學(xué)習(xí)期建立個(gè)體化基準(zhǔn)值，聯(lián)邦學(xué)習(xí)框架下群體基準(zhǔn)動(dòng)態(tài)更新（每日一次）。
10、本發(fā)明需要將多容器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法是通過(guò)進(jìn)食時(shí)間窗口（±5分鐘）關(guān)聯(lián)多容器數(shù)據(jù)構(gòu)建進(jìn)食量-時(shí)間分布曲線（擬合誤差＜10%），增強(qiáng)分析算法包括1）單容器異常：觸發(fā)常規(guī)警示（置信度70%）；2）多容器異常：?jiǎn)?dòng)疾病模式匹配（對(duì)比100+種病癥特征庫(kù)）；3）輸出疑似疾病類型（如糖尿?。憾囡嫸嗍嘲轶w重下降）。
11、為了讓系統(tǒng)獲得更多的工作與待機(jī)時(shí)間，本發(fā)明配置低功耗電源管理系統(tǒng)，采用混合供電策略，當(dāng)光照充足時(shí)，伏直供+電容儲(chǔ)能（轉(zhuǎn)換效率≥85%）；當(dāng)無(wú)光照時(shí)，電容續(xù)航（≥72小時(shí)持續(xù)監(jiān)測(cè)）。動(dòng)態(tài)功耗控制：監(jiān)測(cè)模式占空比可調(diào)（10-90%），默認(rèn)50%異常事件觸發(fā)全功率模式，結(jié)束后自動(dòng)回歸深度休眠。
12、本發(fā)明的技術(shù)特征是：雷達(dá)信號(hào)自適應(yīng)補(bǔ)償算法：根據(jù)容器材質(zhì)介電常數(shù)（εr=2-80）自動(dòng)調(diào)整波束參數(shù)；異常檢測(cè)簡(jiǎn)化模型：通過(guò)呼吸頻率（0.1-2hz）、體動(dòng)強(qiáng)度（0.1-5g）、進(jìn)食節(jié)奏（0.2-5次/秒）的閾值組合判斷異常；自供電系統(tǒng)：柔性光伏貼片（轉(zhuǎn)換效率≥15%）+超級(jí)電容（容量10f）。
13、本發(fā)明的創(chuàng)新性體現(xiàn)在普適適配設(shè)計(jì)與低成本技術(shù)路徑兩方面。
14、普適適配設(shè)計(jì)：通過(guò)容器材質(zhì)介電特性數(shù)據(jù)庫(kù)（εr=2-80全覆蓋），實(shí)現(xiàn)金屬/塑料/陶瓷等任意材質(zhì)容器的即裝即用；創(chuàng)新物理固定方案：磁吸片（釹鐵硼永磁體）、硅膠綁帶（邵氏硬度30a）、真空吸附盤（負(fù)壓值≥0.6bar）三重部署模式。
15、低成本技術(shù)路徑：采用閾值邏輯替代復(fù)雜ai模型，處理器成本大幅降低；單傳感器方案（毫米波雷達(dá)）節(jié)省硬件成本；太陽(yáng)能自主供電免除布線需求。
1.一種基于毫米波雷達(dá)的寵物健康異常監(jiān)測(cè)裝置與方法，其特征在于包含：
2.如權(quán)1所述裝置，其毫米波雷達(dá)的發(fā)射功率可調(diào)范圍10-30dbm，根據(jù)容器材質(zhì)自動(dòng)匹配最佳功率：金屬容器為10-15dbm（表面波反射模式）、塑料容器為20-25dbm（穿透式監(jiān)測(cè)模式）、陶瓷容器為25-30dbm（混合反射模式）。
3.如權(quán)1所述裝置，其警示模塊包含分級(jí)響應(yīng)機(jī)制：一級(jí)警示（綠燈閃爍+短蜂鳴），進(jìn)食速度偏離基準(zhǔn)值±30%；二級(jí)警示（黃燈常亮+間歇蜂鳴），呼吸頻率異常持續(xù)＞2分鐘；三級(jí)警示（紅燈快閃+長(zhǎng)鳴），檢測(cè)到嘔吐/抽搐等危險(xiǎn)動(dòng)作。
4.如權(quán)1所述裝置，其自適應(yīng)算法包含容器參數(shù)自學(xué)習(xí)功能：首次部署時(shí)自動(dòng)進(jìn)行30分鐘環(huán)境掃描；建立容器反射特征數(shù)據(jù)庫(kù)（記錄100組回波樣本）；動(dòng)態(tài)更新最佳監(jiān)測(cè)參數(shù)（每24小時(shí)優(yōu)化一次）。
5.如權(quán)1所述裝置，支持跨容器數(shù)據(jù)融合，當(dāng)檢測(cè)到同一寵物在多個(gè)飲食點(diǎn)出現(xiàn)異常時(shí)，觸發(fā)增強(qiáng)型警報(bào)并標(biāo)記可疑疾病類型。
6.如權(quán)1所述方法，其特征在于包括：
7.如權(quán)1所述方法，其材質(zhì)屬性分析包含：
8.如權(quán)1所述方法，其分級(jí)警示觸發(fā)邏輯包含：