儿童近视防控雷达的制作方法

1.本发明涉及近视防控技术领域，尤其涉及一种儿童近视防控雷达。


背景技术：

2.儿童人群的近视预防，一直是一个世界性难题。手机、pad等数码产品的普及，更加剧了这一问题的严重程度。
3.在儿童人群的近视预防方面，尽管国家有关机构、学校及家长们采取了许多近视预防的措施，但收效并不理想。这些措施归纳起来有如下几类。
4.眼睛操方式：眼睛操是通过让眼球做上下、左右运动，来回视近、视远等运动，让眼部肌肉放松、改善血液微循环等方法，达到一定的近视预防效果。此方法单次操作时间通常达15分钟左右，通常建议阅读时间每45分钟左右做1次，即约60分钟/次。其累计占用时间多，过程苦操无趣，大部分儿童做眼睛操的时间与频次也难以达到要求，能长期坚持下来的儿童不多。
5.家长姿势监督方式：由家长监督孩子的阅读姿势，从而使孩子有一个正确的阅读姿势来预防近视。主要的监督指标有：阅读距离、阅读环境的光照度、阅读持续时间等。此方法的缺点是：家长对这些监督指标的理解与判断就有很大认知上的差异，甚至错误认知，执行的一致性差；难以做到精准监督，难以做到实时监督，难以做到阅读全过程的监督；家长过于频繁的说道与干预，还易导致孩子的反感；家长时不时的监督介入，对孩子阅读形成一定的干扰。
6.阅读姿势仪：通过在阅读桌上放置一个约束身躯自由下曲的物件，强制阅读者眼睛与阅读物之间保持足够远的距离，从而达到一定预防近视的目的。此方法的缺点：限制了人身自由，不符合人体工程学；使用地点固定，离开此阅读桌就无法使用；仅从控制阅读距离这一项来预防近视，没能将阅读环境的光照度、阅读时间等导致近视的重要参数纳入监督；适用范围小，在手机、pad等移动设备的阅读场景下无发使用。
7.视力保健仪：此类仪器有两类。第一类：通过仪器对眼部按摩，让眼部肌肉放松、改善血液微循环等，起到一定缓减近视的目的。第二类：通过仪器观看一些虚拟的图像或视频，类似于3d电影，达到一定近视预防目的；其原理是通过追踪观看这些图像或视频，使眼睛产生远近、上下、左右等不同空间方位的运动，让眼部肌肉放松，以达到一定的近视预防效果；其本质就是仪器辅助版的眼睛操。这两类视力保健仪的缺点：独占用时间，操作期间不能做其他的事情；属于事后补救，不是事前预防，也不是过程中干预；没有从导致儿童近视的阅读距离、阅读环境的光照度、阅读时间等角度做近视预防；近视预防的效果一般。
8.综上所述，现有的近视预防方法、近视预防仪器的缺点与不足归纳如下：或使用需要独占时间、或设计不符合人体工程学、或属于事后补救而非事前预防或非阅读过程中实时近视预防；除阅读姿势仪从控制“阅读距离”来预防近视外，其它几乎均基于眼部肌肉按摩或运动，改善眼部微循环或肌肉放松来预防近视，未从导致近视的根本原因“阅读距离过近”等因素入手来预防近视；对孩子的身躯行动形成妨碍；近视预防的效果不令人满意，使
用麻烦，孩子长期坚持使用的愿意低，使用一段时间后就自动放弃了；未能从根本上解决儿童近视的世纪难题。


技术实现要素：

9.针对上述问题，本发明提供了一种儿童近视防控雷达，提高儿童近视防控的效果。
10.本发明提供的技术方案如下：
11.一种儿童近视防控雷达，包括：
12.头戴式本体，配置有对称设置的侧支撑部，及连接佩戴部与额头接触的前支撑部；
13.单侧的侧支撑部中配置有第一力度调节结构和第二力度调节结构，所述第一力度调节结构于靠近前支撑部的第一位置设置，于头戴式本体内侧配置有2个以上凹槽的第一凹槽结构；所述第二力度调节结构于远离前支撑部的第二位置设置，于头戴式本体内侧配置有2个以上凹槽的第二凹槽结构；所述第二凹槽结构中凹槽之间的距离大于第一凹槽结构中凹槽之间的距离。
14.本技术方案中，在单侧支撑部配置第一力度调节结构和第二力度调节结构，即设备两侧共配置有4个头戴力度调节结构，每一个力度调节结构以连续至少2个局部厚度变薄的凹槽结构方式，通过改变材料弹性变形弹力大小、弹性变形量、弹性变形形状，使头戴支撑的弹力、变形形状始终处在一个合适的范围内，自动适应3-16岁不同年龄的周长范围为45-58cm不同大小的头部，无需任何人工调节。该设备戴在额头中部及耳朵上部约3cm处，不影响使用者继续戴眼镜，设备的使用体验良好。另外，设备制造成本低，易于大批量生产，具备普及使用的基础。
15.进一步优选地，所述第一力度调节结构和第二力度调节结构中均匀配置有3个大小相同的凹槽。
16.本技术方案中，通过均匀配置3个大小相同的凹槽的方式对两个力度调节结构进行配置以实现力度自动逐级调节，提升设备的自适应程度和佩戴者的舒适度。
17.进一步优选地，所述儿童近视防控雷达配置有相互电连接的头戴感知单元和处理器；
18.所述头戴感知单元包括：
19.接触层，配置于头戴式本体内侧表面，前支撑部的中间位置；
20.感知电极，配置于头戴式本体内部，对应接触层的位置配置，实现对头戴状态的感知；
21.所述处理器，置于头戴式本体内部，包括：
22.数据获取模块，用于获取头戴感知单元的感知数据；
23.数据处理模块，与所述数据获取模块连接，用于根据头戴感知单元的感知数据确定是否处于头戴状态，进而控制儿童近视防控雷达工作。
24.本技术方案中，通过头戴感知单元对佩戴状态进行探测，实现了对头戴状态的及时感知。
25.进一步优选地，所述儿童近视防控雷达还配置有与处理器连接的超声波测距传感器，所述超声波测距传感器于头戴式本体外侧，配置于前支撑部的中间位置，用于在处理器确定儿童近视防控雷达处于头戴状态后，根据预先设定的规则控制超声波测距传感器工
作，及对超声波测距传感器的感知数据进行处理，得到眼睛与阅读目标物之间的距离。
26.本技术方案中，通过配置超声波测距传感器对与阅读目标物之间的距离进行探测，实现了对阅读距离的及时探测、精确探测。
27.进一步优选地，所述处理器中：
28.数据获取模块，还用于获取超声波测距传感器预设频次下的探测数据；
29.数据处理模块，还用于对所述数据获取模块获取的探测数据进行处理，得到与阅读目标物之间距离及其在阅读距离区段划分表中所处的阅读距离区段，采样统计每一个基本阅读时间单元内各阅读距离区段出现的频次，将频次权重最高的确定为该基本阅读时间单元的阅读距离区段；所述阅读距离区段划分表，根据近视防控需求预先确定，包括各阅读距离区段影响近视程度的区段特性。
30.本技术方案中，根据阅读距离区段划分表对探测到的距离进行等级划分，便于使用者及时深入了解阅读距离详情，实现更精准的近视预防。
31.进一步优选地，所述儿童近视防控雷达还配置有与处理器电连接的阅读环境光照度传感器，于头戴式本体中前支撑部的外侧表面，靠近超声波测距传感器配置，用于在处理器判断当前处于近距离阅读状态后，对视野中心区域的环境光照度进行探测。
32.所述处理器还用于获取阅读环境光照度传感器预设频次下的探测数据，及根据预先设定的规则控制阅读环境光照度传感器工作，及对阅读环境光照度传感器的探测数据进行处理。
33.本技术方案中，通过配置阅读环境光照度传感器对环境光照度进行探测，实现了对阅读光照度的及时探测、精确探测、适时提醒。
34.进一步优选地，所述处理器中的数据处理模块，还用于对所述数据获取模块获取的探测数据进行处理，得到阅读环境光照度及其在阅读环境光照度区段划分表中所处的光照度区段，采样统计每一个基本阅读时间单元内各阅读环境光照度区段出现的频次，将频次权重最高的确定为该基本阅读时间单元的阅读环境光照度区段；所述阅读环境光照度区段划分表根据近视防控需求预先确定，包括各阅读环境光照度区段影响近视的程度。
35.本技术方案中，根据阅读环境光照度区段划分表对阅读环境光照度进行等级划分，便于使用者及时深入了解阅读环境光照度详情，实现更精准的近视预防。
36.进一步优选地，所述儿童近视防控雷达还配置有与处理器电连接的预警装置，用于根据处理器的处理结果及预先配置的预警规则进行预警操作；
37.所述预警装置包括声音预警装置和显示预警装置，所述声音预警装置在处理器的控制下发出声音警示，所述显示预警装置在处理器的控制下通过变换led指示灯的颜色和闪烁频次进行警示，所述led警示指示灯位于头戴本体前方中央正下方位置。
38.进一步优选地，所述处理器中的数据处理模块，还用于统计每个基本阅读时间单元的阅读距离区段分布情况，得到特定时长的历史累计阅读时间内权重占比最高的阅读距离区段，及统计每个基本阅读时间单元的阅读环境光照度区段分布情况，得到特定时长的历史累计阅读时间内权重占比最高的阅读环境光照度区段。
39.所述预警规则包括：
40.根据对视力近视的影响程度不同划定的阅读距离区段及与各阅读距离区段对应的预警提示；
41.根据对视力近视的影响程度不同划定的阅读环境光照度区段及与各阅读环境光照度区段对应的预警提示；
42.根据年龄差异划定的单次阅读时长及各单次阅读时长对应的预警提示；
43.最近特定时长的历史累计阅读时间内权重占比最高的阅读距离区段或权重占比最高的阅读环境光照度区段对应的预警提示。
44.在本技术方案中，本设备对近视的预防，基于事前预防、过程预防，阅读与预防并行，而非事后补救预防；让家长告别了对孩子近视预防的不科学的、主观性的、随意性的干预；设备在近视预防监控过程中，无需独占阅读者的时间，大幅降低了家长的相关监督时间。
45.通过超声波测距雷达，实现了对阅读距离的及时探测、精确探测、适时提醒；通过光照度传感器，实现了对阅读光照度的及时探测、精确探测、适时提醒；将阅读距离、阅读环境光照度、阅读时间等导致近视的重要指标参数合理分级分段，实现了近视预防过程的精准控制；通过人机互动，将阅读距离、阅读环境光照度、阅读时间三个关键参数均控制在不易导致近视的区域范围内，从而达到近视预防的目的。
附图说明
46.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
47.图1为本发明中儿童近视防控雷达结构示意图；
48.图2为本发明中儿童近视防控雷达结构示意图；
49.图3为本发明中儿童近视防控雷达结构示意图；
50.图4为本发明中近视程度s随阅读距离l的变化示意图；
51.图5为本发明中阅读时长对近视程度的影响示意图；
52.图6为本发明中低于或高于正常范围的阅读环境光照度对近视程度的影响示意图；
53.图7为本发明一实例中控制电路板的电路原理图；
54.图8为如图7的实例中儿童近视防控雷达工作流程图。
55.附图标记：
56.1/21-超声波测距传感器，2/22-阅读环境光照度传感器，3-头戴式本体，4-第二力度调节结构，5-第一力度调节结构，6-电源开关，7-声音预警装置，8-显示预警装置，9-电池及充电组件，10/25-头戴感知单元，11-mcu/cpu处理器，12-前支撑部，13/14-侧支撑部，23-喇叭，24-led状态指示灯，26-电池供电单元。
具体实施方式
57.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
58.本发明的第一种实施例，一种儿童近视防控雷达，如图1-3所示，包括：头戴式本体
3，配置有对称设置的侧支撑部13/14，及连接佩戴部与额头接触的前支撑部12；单侧的侧支撑部13/14中配置有第一力度调节结构5和第二力度调节结构4，其中，第一力度调节结构5于靠近前支撑部12的第一位置设置，于头戴式本体3内侧配置有2个以上凹槽的第一凹槽结构；第二力度调节结构4于远离前支撑部12的第二位置设置，于头戴式本体内侧配置有2个以上凹槽的第二凹槽结构；第二凹槽结构中凹槽之间的距离大于第一凹槽结构中凹槽之间的距离。
59.本实施例中，儿童近视防控雷达为一便携式、头戴式的近视防控设备，头戴式本体3为用于佩戴于使用者额头的壳体，制备材料可根据实际应用进行选定，如塑料等。使用者佩戴该儿童近视防控雷达时，通过前支撑部与人的额头中心区域充分接触，侧支撑部分别位于前支撑部左右两侧，与左右耳朵之上一定距离(大约3cm处)的头部接触，同时延着头部轮廓向头的中部、后部延伸以实现与头部的更充分接触。头戴状态下的外壳空间平面与双耳、双眼所在的平面大体平行且相距约3cm。设备两侧共有4个头戴力度调节结构(单侧包括第一力度调节结构和第二力度调节结构)，每一个力度调节结构以连续的至少2个局部厚度变薄的凹槽结构方式，通过改变材料弹性变形弹力大小、弹性变形量、弹性变形形状，使头戴支撑的弹力、变形形状始终处在一个合适的范围内，自动适应3-16岁不同年龄(甚至成人)的周长范围为45-58cm不同大小的头部，无需任何人工调节。且设备戴在额头中部及耳朵上部约3cm处，不影响使用者继续戴眼镜，设备的使用体验良好。实际应用中，第一力度调节结构5和第二力度调节结构4中配置的凹槽数量、凹槽大小、凹槽之间的距离等参数均可以根据实际应用配置，这里不做具体限定，只要能够实现调节目的即可。
60.一实例中，第一力度调节结构和第二力度调节结构中均匀配置有3个大小相同的凹槽，如图3所示。
61.第一力度调节结构a由3个相邻的凹槽a1、a2和a3(分别对应附图3中的18、19和20)组成，中心间距约4mm，凹槽深度约0.5-1.0mm，其所在侧支撑部13/14的厚度2.5-3mm左右。头戴状态时，此结构能改变侧支撑的弹力大小、弹性变形量、变形形状，且其改变幅度的大小因头部宽度不同而不同。头部宽度小(如12cm头宽)时，几乎不发生调节作用；头部宽度中等(如14cm头宽)时，有轻度调节作用；头部宽度大(如16cm头宽)时，调节幅度大。此力度调节结构存在时，头部感受到的侧支撑弹力相较于无此力度调节结构时的情况要小，且头部感受到的弹力大小落在一个令人舒适的范围内；若无此结构，头部宽度大的情况下，会弹力过大而令人不适。
62.第二力度调节结构b由3个相邻的凹槽b1、b2、b3(分别对应附图3中的15、16和17)组成，中心间距约15mm，凹槽深度约0.5-1.0mm，其所在侧支撑的厚度2.5-3mm左右。头戴状态时，此结构能改变侧支撑的弹力大小、弹性变形量、变形形状，且其改变幅度的大小因头部周长不同而不同。头部周长小(如45cm头周长)时，b3调节作用启用；头部周长中等(如53cm头周长)时：b3、b2调节作用依次启用；头部周长大(如58cm头周长)时：b3、b2、b1调节作用依次启用(由于非头戴状态下，头戴支撑的长、宽、内周长尺寸，小于对应的头部各尺寸。故头戴时侧支撑部一定会发生弹性形变)。此力度调节结构存在时，头部感受到的侧支撑弹力相较于无此力度调节结构的情况要小，且头部感受到的弹力大小落在一个令人舒适的范围内，避免了因弹力过大而令人不适；有此力度调节结构时，侧支撑的变形，将趋向于和头部形状相贴合的方向变化，使作用于头部的弹力较均匀地分布，避免了因弹力过于集中作
用而令人不适。
63.对上述实施例进行改进得到本实施例，本实施例中，如图1/图2/图3所示，儿童近视防控雷达配置有相互电连接的头戴感知单元10和处理器(图中未示出)，其中，头戴感知单元10包括：接触层，配置于头戴式本体内侧表面，前支撑部的中间位置；感知电极，配置于头戴式本体内部的pcb板上，对应接触层的位置配置，实现对头戴状态的感知(自动识别头戴状态与否)。处理器，置于头戴式本体内部，包括：数据获取模块，用于获取头戴感知单元的感知数据；数据处理模块，与数据获取模块连接，用于根据头戴感知单元的感知数据确定是否处于头戴状态，进而控制儿童近视防控雷达工作。接触层为头部支撑点之一，材料、大小、结构等都可能根据实际应用确定，如材料可选择可接触皮肤的硅胶等，且配置为约8*20mm的长方形凸台结构。为保证儿童近视防控雷达正常运行，如图示，还应在头戴式本体上配置电源开关6、内部配置电池及充电组件9等，向整个设备提供工作电源，可通过充电口(如type-c usb接口充电)对内置电池充电，电池电量根据需求配置。
64.为了节约电量，可根据头戴感知单元的感知状态预先约定头戴状态识别操作，如表1：
65.表1：头戴状态识别操作约定
66.头戴状态识别设备状态头戴状态未感知到感知识别到非头戴状态时，进入待机省电模式头戴状态感知到感知识别到头戴状态时，进入正常工作模式
67.对上述实施例进行改进得到本实施例，本实施例中，如图1/图2/图3所示，儿童近视防控雷达配置有超声波测距传感器1(可收发超声波)，该超声波测距传感器1于头戴式本体外侧，配置于前支撑部的中间位置，用于在处理器确定儿童近视防控雷达处于头戴状态后，探测与阅读目标物之间的距离；处理器配置于头戴式本体内部，用于根据预先设定的规则控制超声波测距传感器工作，及对超声波测距传感器的感知数据进行处理，得到眼睛与阅读目标物之间的距离。超声波测距传感器的配置实现了对阅读距离及时和精确的探测，选型可以根据需求确定，如一实例中，选用精度为厘米级、收发频率为40khz的超声波测距传感器，或选用精度为毫米级、收发频率为300khz的超声波测距传感器。
68.长期对现实生活中近视现象的观察发现，近视程度s与阅读距离l息息相关，如图4所示，其中，s表示眼睛的近视程度，数值越大则表示近视程度越严重；l表示人眼至阅读目标物之间的距离，默认单位为厘米(cm)。图示中的变化关系，可用以下函数式近似表达：
69.s＝ka
x
70.其中，k为一个系数，x为阅读距离(对应l)，0﹤a﹤1。人眼有视近盲区，儿童的视近盲区≈8cm，人眼无法通过聚焦或调节看清视近盲区内的物体，限定8﹤x﹤∞。
71.可知，近视程度s会随着阅读距离l(对应公式中的x)的增加而递减，加大阅读距离可有效预防近视。具体：
72.8﹤l≤25cm，此距离范围内长时间视物，人类的眼睛极易近视；
73.25﹤l≤50cm，此距离范围内长时间视物，近视的程度s会随阅读距离l变大而明显递减；
74.50﹤l﹤∞cm，此距离范围内长时间视物，人类的眼睛不易近视。
75.基于此，为了更精准的进行人机交互，达到更佳的近视预防效果，将阅读距离l划
分为多个等级或区段范围，如表2。
76.表2：阅读距离区段划分表
[0077][0078]
应当理解，以上仅示例性的给出一种阅读距离区段划分，应用中可以根据实际情况进行调整。针对划分的阅读距离区段划分表，处理器对获取的探测数据进行处理。具体，处理器中数据获取模块还用于获取超声波测距传感器预设频次下的探测数据；数据处理模块还用于对数据获取模块获取的探测数据进行处理，得到与阅读目标物之间距离及其在阅读距离区段划分表中所处的阅读距离区段，采样统计每一个基本阅读时间单元内各阅读距离区段出现的频次，将频次权重最高的确定为该基本阅读时间单元的阅读距离区段；该阅读距离区段划分表，根据近视防控需求预先确定，包括各阅读距离区段影响近视程度的区段特性。
[0079]
该实施例中，设备在头戴状态下，超声波测距传感器以k1为采样周期(如k1＝5秒)连续周期性地探测人眼与阅读目标物之间的距离l，并以时间周期n1(n1＝n*k1,n为整数)对探测数据做统计分析处理，统计n1周期内探测到的n个阅读距离l值在表2阅读距离区段划分表中各区段的数量分布情况，将数量分布个数最多的阅读距离区段确定为该阅读时间单元的阅读距离区段，便于后续根据该距离区段进行操作，如统计阅读距离历史分布、预警操作等。具体，若距离区段是极易近视距离区段1或易近视距离区段2，发出语音或声音警告，警告阅读人立即调整阅读距离至其它范围，达到实时精准的近视预防目的。应当理解，超声波探测器的探测频次、统计周期等参数均可以根据实际情况进行调整。
[0080]
为便于叙述方便，阅读距离/阅读环境光照度的采样周期与基础统计周期约定如表3，其中，基础统计周期＝最小统计周期，1个基本阅读时间单元＝1个基础统计周期。
[0081]
表3阅读距离/阅读环境光照度的采样周期与基础统计周期约定表
[0082]
采样周期基础统计周期阅读距离5秒/次180秒/次阅读环境光照度60秒/次180秒/次
[0083]
除了上述与阅读目标物之间的阅读距离之外，阅读时间t同样对近视程度s有影响，其影响变化趋势如图5所示，t指一段较长时间(如：20天、50天、100天等)内的阅读时间累计总和，单位为小时，s表示眼睛的近视程度，l表示人眼至阅读目标物之间的距离，其中，曲线a表示较长阅读时间t时，近视程度s随阅读距离l的变化示意图；曲线b表示较短阅读时间t时，近视程度s随阅读距离l的变化示意图。从图中可以看出，在8﹤l﹤50cm阅读范围内，近
视程度s会随阅读时间t的增长而增长。另外，单次阅读时长的大小也对近视有一定影响，单次阅读时长t过大，会使近视程度s有所加大；单次阅读时长t过小，又会降低阅读效率。基于此，为了更精准的进行人机交互，达到更佳的近视预防效果，在同时考虑人们阅读习惯和有利于近视预防因素下，设定如下3个较佳的单次阅读时长t选项，如表4。两个阅读时间片段之间，建议使用者间歇10-20分钟。
[0084]
表4：单次阅读时长t选项表
[0085]
单次阅读时长序号单次阅读时长数值范围说明130分钟适宜学前儿童245分钟适宜小学生360分钟适宜小学生、初中/高中生
[0086]
应当理解，以上仅示例性的给出一种单次阅读时长t选项，应用中可以根据实际情况进行调整。针对划分的单次阅读时长t选项表，处理器中，数据处理模块还用于根据超声波测距传感器的探测数据得到的与阅读目标物之间的距离判断是否处于近距离阅读状态下；若判断处于近距离阅读状态下时，进一步根据头戴感知单元的感知数据统计儿童近视防控雷达的佩戴时间，进而得到近距离阅读时长，及统计得到阅读期间的阅读状况；近距离阅读状态通过所在阅读距离区段划分表的区段特性确定。
[0087]
该实施例中，设备在头戴状态下，通过对超声波测距传感器获取到的阅读距离值的分析，判断当前是否处于近距离阅读状态(如将阅读距离在100cm内，视作近距离阅读)。在近距离阅读状态开始后，系统对近距离阅读时间计时，持续阅读时间达到如表4中的预定时间时，可进一步通过声光方式发出提示，提醒阅读人可停止阅读或适度休息后再继续阅读。
[0088]
此外，数据处理器还会对最近特定时长的历史累计阅读时间内的阅读状况进行统计，例如，对最近实际有效阅读1小时、10小时的累计时间里，其阅读距离值/阅读环境光照度值在阅读距离区段表/阅读环境光照度区段表中的权重分布情况做统计分析，让阅读者适时知道自己过去的阅读状态概况，以引导后期近视预防，如表5。
[0089]
表5阅读距离/环境光照度历史状态统计时长约定表
[0090][0091][0092]
对上述实施例进行改进得到本实施例，本实施例中，如图1/图2/图3所示，儿童近视防控雷达还配置有与处理器电连接的阅读环境光照度传感器2，于头戴式本体中前支撑部的外侧表面，靠近超声波测距传感器1配置(超声波测距传感器一侧，近中间位置)，用于在处理器判断当前处于近距离阅读状态后，对视野中心区域的环境光照度进行探测；处理器还用于获取阅读环境光照度传感器预设频次下的探测数据，及根据预先设定的规则控制阅读环境光照度传感器工作，及对阅读环境光照度传感器的探测数据进行处理(包括根据环境光传感器探测的亮度值得到环境光照度值)。阅读环境光照度传感器实现了对阅读光
照度的及时和精确的探测。阅读环境光照度传感器的型号同样可以根据应用进行选定，如选定分辨率达为0.01lux的传感器等。
[0093]
长期对现实生活中近视现象的观察还会发现，阅读环境光照度e对近视程度s有较大影响，其影响变化趋势如图6所示，s表示眼睛的近视程度，l表示人眼至阅读目标物之间的距离，其中，曲线a’表示光照度e＞1000lux(偏强)或e﹤300lux(偏弱)时，近视程度s随阅读距离l的变化示意图；曲线b’表示光照度在300-1000lux之间(正常光照)时，近视程度s随阅读距离l的变化示意图。从图中可知，在8﹤l﹤50cm阅读范围内，当e﹤300lux或e﹥1000lux情况下，近视程度s会因阅读环境照度e不足或e过强而明显增加(与正常照度比较)。
[0094]
基于此，为了更精准的进行人机交互，达到更佳的近视预防效果，将环境光照度划分为多个区段，如表6。
[0095]
表6：阅读环境光照度区段划分表
[0096]
区段编号光照度数值范围(lux)区段特性1﹤300lux照度弱2[300-420)照度较佳3[420-820)照度佳4[820-1000)照度较佳5≥1000照度强
[0097]
应当理解，以上仅示例性的给出一种阅读环境光照度区段划分，应用中可以根据实际情况进行调整。针对划分的阅读环境光照度区段划分表，处理器对获取的探测数据进行处理。具体，处理器中包括：数据获取模块，用于获取阅读环境光照度传感器预设频次下的探测数据；数据处理模块，与数据获取模块连接，用于对数据获取模块获取的探测数据进行处理，得到环境光照度及其在阅读环境光照度区段划分表中所处的光照度区段，采样统计每一个基本阅读时间单元内各环境光照度区段出现的频次，将频次权重最高的确定为该基本阅读时间单元的阅读环境光照度区段；阅读环境光照度区段划分表及基本阅读时间单元时长，根据近视防控需求预先确定，包括根据影响视力的不同环境光照度划定不同等级的环境光照度区段及区段特性。
[0098]
该实施例中，设备在头戴状态下，阅读环境光照度传感器以k2为采样周期(如k2＝60秒)连续周期性地探测阅读视线范围内的亮度值，并以时间周期n2(n2＝n*k2，n为整数)对探测数据做统计分析处理，统计n2周期内探测到的n个阅读环境光照度值在表6阅读环境光照度区段划分表中各区段的数量分布情况，将数量分布个数最多的阅读环境光照度区段确定为该阅读时间单元的阅读距离区段，便于后续根据该环境光照度区段进行操作，如统计阅读环境光照度历史分布、预警操作等。具体，若亮度值区段是照度弱区段1或照度强区段5，同时还发出语音或声音警告，警告阅读人及时改进阅读照明，消除照度不足或过强导致的近视隐患，达到实时精准的近视预防目的。应当理解，阅读环境光照度传感器的探测周期、统计周期等参数均可以根据实际情况进行调整。
[0099]
上述实施例中，基于对阅读距离、阅读环境光照度、单次阅读时长3项导致近视的关键参数的精准探测或计算进行了说明。实际应用中，将对应的硬件配置于儿童近视防控雷达中，及时提示阅读当事人，通过人机互动，将3项关键指标控制在最佳或较佳范围内，达到实时精准的近视预防目的。
[0100]
对上述实施例进行改进得到本实施例，在本实施例中，如图1/图2/图3所示，儿童近视防控雷达还配置有与处理器电连接的预警装置，用于根据处理器的处理结果及预先配置的预警规则进行预警操作；预警装置包括声音预警装置7和/或显示预警装置8，声音预警装置7在处理器的控制下发出声音警示，显示预警装置8在处理器的控制下通过发出不同颜色、不同周期间隔的光，对主要信息或状态发出指示：包括阅读距离、环境光照度、单次阅读持续时间、设备其它状态等。
[0101]
为了更好的达到预警效果，本实施例中在儿童近视防控雷达中配置预警装置，以此根据处理器中得到的数据进行响应的预警操作，提示使用者。实际应用中，声音预警装置可以为喇叭，安装于头戴式本体的任意位置，对阅读距离、阅读环境光照度、单次阅读时长等予以适时提示。显示预警装置可以为led指示灯，安装于头戴式本体上便于阅读人眼睛余光能看到的位置，如，前支撑部外侧中心位置的正下方等，便于双眼看见其发出的光指示，以对阅读距离、阅读环境光照度等予以适时指示。
[0102]
预警规则包括：
[0103]
1)根据阅读距离对视力影响程度的不同划定的阅读距离区段，及与不同距离区段对应的预警提示。一实例中，如表7的阅读距离提示/警示约定。
[0104]
表7：阅读距离提示/警示约定
[0105]
阅读距离(cm)等级喇叭提示led提示(绿色)说明﹤18很近5声连响5次连闪喇叭警示+led提示[18-25)近4声连响4次连闪喇叭警示+led提示[25-33)一般不发声3次连闪led指示[33-43)较佳不发声2次连闪led指示≥43佳不发声1次闪烁led指示
[0106]
2)根据阅读环境光照度对视力影响程度的不同划定的环境光照度区段，及与不同环境光照度区段对应的预警提示。一实例中，如表8的阅读环境光照度提示/警示约定。
[0107]
表8：阅读环境光照度提示约定
[0108]
阅读环境光照度(lux)等级喇叭提示led提示(橙色)说明﹤300照度不足不发声4次连闪led指示[300-350)照度尚可不发声2次连闪led指示[350-450)照度佳不发声1次连闪led指示[450-500)照度佳不发声1次连闪led指示[500-1000)照度尚可不发声3次连闪led指示≥1000照度偏强不发声5次闪烁led指示
[0109]
3)根据单次阅读时长对视力影响程度的不同划定的单次阅读时长选项，及与不同单次阅读时长对应的预警提示。一实例中，如表9的单次阅读持续时间提示约定。
[0110]
表9：单次阅读持续时间提示约定
[0111]
单次阅读持续时间(分钟)喇叭提示led提示(绿色)说明301声响常亮1声长响(持续3秒)452声连响常亮2声长响(中停间隔1秒)
603声连响常亮3声长响(中停间隔1秒)
[0112]
4)最近特定时长的历史累计阅读时间内权重占比最高的阅读距离区段或权重占比最高的阅读环境光照度区段对应的预警提示。一实例中，如表10的最近1小时/10小时阅读距离区段/阅读环境光照区段最高权重提示约定。
[0113]
表10：最近1小时/10小时阅读距离区段/阅读环境光照度区段最高权重提示约定
[0114][0115]
本发明提供的儿童近视防控雷达基于事前预防、过程预防，阅读与预防并行，而非事后补救预防。基于以上预警规则，能让家长、孩子比较精准地感知、识别有利于近视预防阅读距离、阅读环境光照度，让家长告别了对孩子近视预防的不科学的、主观性的、随意性的干预，进而还可以达到即便在没有佩戴本发明中的儿童近视防控雷达时，也能在一定程度上很好地近视预防。使用中，无需独占阅读者的时间，大幅降低了家长的相关监督时间。
[0116]
一实例中，超声波测距雷达中配置有超声波测距传感器21、阅读环境光照度传感器22、头戴外壳(对应头戴式本体)、电源开关、喇叭23、led状态指示灯24、电池供电单元26(电池及其充电组件)、头戴感知单元25及控制电路板(对应mcu/cpu处理器11)等组成。控制电路板的电路原理图如图7所示。
[0117]
控制电路板封装在头戴外壳的里面，由mcu单片机、超声波发送电路、超声波接收电路、带通滤波电路、电源管理电路等组成，控制电路板为fpc柔性pcb。mcu单片机的任务有：超声波发送、超声波接收与计算分析、环境光照度数据处理、头戴感知识别处理、喇叭发声控制、led指示灯控制、电池电量检测、电源管理等。
[0118]
如图8所示，工作过程中，按下电源开关开启启动后，控制头戴感知单元25感知佩戴状态，处理器判断当前处于头戴状态后，启用超声波测距传感器探测当前阅读距离，并判断当前是否处于近距离阅读状态。近距离阅读状态的判断：在头戴状态被感知到的前提下，通过眼睛与阅读目标物之间的距离及波动幅度特征确定，距离波动幅度为0的任何情况不会被认定为近距离阅读状态。若是近距离阅读状态，则：
[0119]
根据超声波测距传感器探测到的阅读距离，驱动led灯(绿色)指示阅读距离l所处范围；当阅读距离l《25cm时，还驱动喇叭警示，阅读者依据提示调整阅读距离(人机互动)。
[0120]
在近距离阅读状态下，启用阅读环境光照度传感器探测当前阅读环境光照度，并根据探测到的环境光照度e，驱动led灯(橙色)指示环境光照度e所处范围；当e《300lux或e》1000lux时，led灯还发出警示，阅读者依据提示改变环境光照度(人机互动)。
[0121]
通过头戴感知单元与超声波测距传感器的组合检测单次阅读持续时间时长，当阅读持续时间达30、45、60分钟时，通过led灯常亮+不同的喇叭声(或语音)予以提示。
[0122]
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通相关人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还
可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种儿童近视防控雷达，其特征在于，包括：头戴式本体，配置有对称设置的侧支撑部，及连接佩戴部与额头接触的前支撑部；单侧的侧支撑部中配置有第一力度调节结构和第二力度调节结构，所述第一力度调节结构于靠近前支撑部的第一位置设置，于头戴式本体内侧配置有2个以上凹槽的第一凹槽结构；所述第二力度调节结构于远离前支撑部的第二位置设置，于头戴式本体内侧配置有2个以上凹槽的第二凹槽结构；所述第二凹槽结构中凹槽之间的距离大于第一凹槽结构中凹槽之间的距离。2.如权利要求1所述的儿童近视防控雷达，其特征在于，所述第一力度调节结构和第二力度调节结构中均匀配置有3个大小相同的凹槽。3.如权利要求1或2所述的儿童近视防控雷达，其特征在于，所述儿童近视防控雷达配置有相互电连接的头戴感知单元和处理器；所述头戴感知单元包括：接触层，配置于头戴式本体内侧表面，前支撑部的中间位置；感知电极，配置于头戴式本体内部，对应接触层的位置配置，实现对头戴状态的感知；所述处理器，置于头戴式本体内部，包括：数据获取模块，用于获取头戴感知单元的感知数据；数据处理模块，与所述数据获取模块连接，用于根据头戴感知单元的感知数据确定是否处于头戴状态，进而控制儿童近视防控雷达工作。4.如权利要求3所述的儿童近视防控雷达，其特征在于，所述儿童近视防控雷达还配置有与处理器连接的超声波测距传感器，所述超声波测距传感器于头戴式本体外侧，配置于前支撑部的中间位置，用于在处理器确定儿童近视防控雷达处于头戴状态后，根据预先设定的规则控制超声波测距传感器工作，及对超声波测距传感器的感知数据进行处理，得到眼睛与阅读目标物之间的距离。5.如权利要求4所述的儿童近视防控雷达，其特征在于，所述处理器中：数据获取模块，还用于获取超声波测距传感器预设频次下的探测数据；数据处理模块，还用于对所述数据获取模块获取的探测数据进行处理，得到与阅读目标物之间距离及其在阅读距离区段划分表中所处的阅读距离区段，采样统计每一个基本阅读时间单元内各阅读距离区段出现的频次，将频次权重最高的确定为该基本阅读时间单元的阅读距离区段；所述阅读距离区段划分表，根据近视防控需求预先确定，包括各阅读距离区段影响近视程度的区段特性。6.如权利要求4或5所述的儿童近视防控雷达，其特征在于，所述处理器中，数据处理模块还用于根据超声波测距传感器的探测数据得到的与阅读目标物之间的距离判断是否处于近距离阅读状态下；依据感知到的头戴状态数据、近距离阅读目标物的距离探测数据，统计得到儿童近视防控雷达的佩戴时间，近距离阅读状态时长，及阅读期间的其它阅读状态数据；所述近距离阅读状态，在头戴状态被感知到的前提下，通过眼睛与阅读目标物之间的距离及波动幅度特征确定。7.如权利要求6所述的儿童近视防控雷达，其特征在于，所述儿童近视防控雷达还配置有与处理器电连接的阅读环境光照度传感器，于头戴式本体中前支撑部的外侧表面，靠近超声波测距传感器配置，用于在处理器判断当前处于近距离阅读状态后，对视野中心区域
的环境光照度进行探测；所述处理器还用于获取阅读环境光照度传感器预设频次下的探测数据，及根据预先设定的规则控制阅读环境光照度传感器工作，及对阅读环境光照度传感器的探测数据进行处理。8.如权利要求7所述的儿童近视防控雷达，其特征在于，所述处理器中的数据处理模块，还用于对所述数据获取模块获取的探测数据进行处理，得到阅读环境光照度及其在阅读环境光照度区段划分表中所处的光照度区段，采样统计每一个基本阅读时间单元内各阅读环境光照度区段出现的频次，将频次权重最高的确定为该基本阅读时间单元的阅读环境光照度区段；所述阅读环境光照度区段划分表根据近视防控需求预先确定，包括各阅读环境光照度区段影响近视的程度。9.如权利要求4或5或7或8所述的儿童近视防控雷达，其特征在于，所述儿童近视防控雷达还配置有与处理器电连接的预警装置，用于根据处理器的处理结果及预先配置的预警规则进行预警操作；所述预警装置包括声音预警装置和显示预警装置，所述声音预警装置在处理器的控制下发出声音警示，所述显示预警装置在处理器的控制下通过变换led指示灯的颜色和闪烁频次进行警示，所述led警示指示灯位于头戴本体前方中央正下方位置。10.如权利要求9所述的儿童近视防控雷达，其特征在于，所述处理器中的数据处理模块，还用于统计每个基本阅读时间单元的阅读距离区段分布情况，得到特定时长的历史累计阅读时间内权重占比最高的阅读距离区段，及统计每个基本阅读时间单元的阅读环境光照度区段分布情况，得到特定时长的历史累计阅读时间内权重占比最高的阅读环境光照度区段；所述预警规则包括：根据对视力近视的影响程度不同划定的阅读距离区段及与各阅读距离区段对应的预警提示；根据对视力近视的影响程度不同划定的阅读环境光照度区段及与各阅读环境光照度区段对应的预警提示；根据年龄差异划定的单次阅读时长及各单次阅读时长对应的预警提示；最近特定时长的历史累计阅读时间内权重占比最高的阅读距离区段或权重占比最高的阅读环境光照度区段对应的预警提示。

技术总结
本发明提供了一种儿童近视防控雷达，包括：头戴式本体，配置有对称设置的侧支撑部，及连接佩戴部与额头接触的前支撑部；单侧的侧支撑部中配置有第一力度调节结构和第二力度调节结构，通过改变材料弹性变形弹力大小、弹性变形量、弹性变形形状，使头戴支撑的弹力、变形形状始终处在一个合适的范围内，自动适应不同大小的头部，无需任何人工调节；配置有超声波测距雷达和阅读环境光照度传感器，实现对阅读距离和阅读环境光照度的及时探测和提醒；通过人机互动，将阅读距离、阅读环境光照度、阅读时间三个关键参数均控制在不易导致近视的区域范围内，从而达到近视预防的目的。从而达到近视预防的目的。从而达到近视预防的目的。


技术研发人员：张彪祥
受保护的技术使用者：常州市兰光数字通讯设备有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/23