智能光纖地墊系統(tǒng)及其摔倒檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖傳感器實現(xiàn)摔倒檢測與識別技術(shù)，特別是涉及一種智能光纖地墊 系統(tǒng)及其摔倒檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能家具技術(shù)為人們提供智能服務(wù)以改善生活質(zhì)量和提高獨立生活能力。健康看 護是實現(xiàn)智能家居技術(shù)的重要的基礎(chǔ)，意外摔倒是65歲以上老人死亡的其中一個重要原 因，已有不少學(xué)者致力于這方面的研究。對于摔倒檢測，穿戴設(shè)備的成本高，使用不方便?；?于光學(xué)成像的機器視覺方法從雜亂的真實環(huán)境中穩(wěn)定地提取人體目標(biāo)，并且這些算法對光 照，背景的變化極為敏感，同時涉及個人隱私保護?；谏漕l識別（RFID:RadioFrequency Identification)的測量技術(shù)需要人們接觸感知標(biāo)簽。
[0003] 在實現(xiàn)過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)中至少存在如下問題：傳統(tǒng)技術(shù)對人們的姿 態(tài)動作變化和環(huán)境濕度溫度變化都相當(dāng)敏感，且計算復(fù)雜，并不能完全適用于浴室廚房等 特殊功能區(qū)，因此有必要探索適用性更廣的室內(nèi)摔倒檢測系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對傳統(tǒng)技術(shù)中摔倒檢測方法及裝置適用性差、成本高且計算復(fù) 雜的問題，提供一種智能光纖地墊系統(tǒng)及其摔倒檢測方法。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案的實施例為：
[0006] -方面，提供了一種智能光纖地墊系統(tǒng)，包括檢測單元和外圍硬件電路單元；
[0007] 檢測單元包括光纖傳感器；光纖傳感器包括光纖傳感接收器、光纖傳感發(fā)射器和 光纖跳線；光纖跳線以預(yù)設(shè)的布線方式鋪設(shè)在地墊中；預(yù)設(shè)的布線方式為根據(jù)地墊的預(yù)設(shè) 感知區(qū)域的大小，將光纖跳線以蛇形走線的方式布置成為網(wǎng)格狀；外圍硬件電路單元包括 發(fā)送端外圍電路模塊和接收端外圍電路模塊；發(fā)送端外圍電路模塊與光纖傳感發(fā)射器相連 接；接收端外圍電路模塊與所述光纖傳感接收器相連接；
[0008] 光纖傳感發(fā)射器在發(fā)送端外圍電路模塊的控制下向光纖跳線發(fā)送光信號；
[0009] 光纖傳感接收器接收光纖跳線在發(fā)生形變時基于光信號輸出的壓力變化數(shù)據(jù)，并 將壓力變化數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端外圍電路模塊；
[0010] 接收端外圍電路模塊對壓力變化數(shù)據(jù)進行處理，分別輸出波形數(shù)據(jù)和信號數(shù)據(jù)。
[0011] 另一方面，提供了一種摔倒檢測方法，包括步驟：
[0012] 接收光纖跳線在發(fā)生形變時基于光信號輸出的壓力變化數(shù)據(jù)；
[0013] 對壓力變化數(shù)據(jù)進行處理，分別輸出波形數(shù)據(jù)和信號數(shù)據(jù)；
[0014] 對波形數(shù)據(jù)進行特征提取與識別，并根據(jù)特征提取與識別的結(jié)果和信號數(shù)據(jù)對人 體的摔倒動作進行判別。
[0015] 上述技術(shù)方案具有如下有益效果：
[0016] 本發(fā)明的智能光纖地墊系統(tǒng)及其摔倒檢測方法，其中光纖傳感器不受浴室環(huán)境溫 度、濕度、光照及背景變化的影響；采用光纖跳線的蛇形走線的布線方式，能夠在同樣面積 的感知區(qū)域下大大減少光纖傳感器的數(shù)量，從而降低成本功耗；同時采用光纖跳線進行數(shù) 據(jù)檢測，檢測得到的是一維數(shù)據(jù)（波形數(shù)據(jù)），具有低計算復(fù)雜度、操作簡單且低數(shù)據(jù)量的 特點；智能光纖地墊的外圍硬件電路單元能夠提供穩(wěn)定的有效的信號發(fā)送接收機制，并且 可以得到準(zhǔn)確的變化電壓值，可以將光纖地墊上的壓力變化情況準(zhǔn)確的反應(yīng)出來；通過對 波形數(shù)據(jù)的特征提取和識別，能夠顯著提高摔倒檢測的判別精度。
【附圖說明】
[0017] 通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分，且并未刻 意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。
[0018] 圖1為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1中在地墊中鋪設(shè)光纖跳線的布線方式的 具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例2中以電腦終端作為處理單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1或?qū)嵤├?中外圍硬件電路單元的電路 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖6為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1或?qū)嵤├?中光纖跳線壓力檢測時外圍 硬件電路輸出的波形圖；
[0024] 圖7為人體目標(biāo)在本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1或?qū)嵤├?上的測試模型圖 和測試時得到的電壓變化波形圖；
[0025] 圖8為本發(fā)明摔倒檢測方法實施例1的流程示意圖；
[0026] 圖9為本發(fā)明摔倒檢測方法實施例1中通過尖峰檢測后的電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0027] 為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的首選實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所 描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。
[0028] 需要說明的是，當(dāng)一個元件被認(rèn)為是"連接"另一個元件，它可以是直接連接到另 一個元件并與之結(jié)合為一體，或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語"一端"、"另 一端"以及類似的表述只是為了說明的目的。
[0029] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具 體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語"及/或"包括一個或多個 相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。
[0030] 本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1 :
[0031] 為了解決傳統(tǒng)技術(shù)中摔倒檢測方法及裝置適用性差、成本高且計算復(fù)雜的問題， 本發(fā)明提供了一種智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1 ;圖1為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1 的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1所示，可以包括檢測單元100和外圍硬件電路單元110 ;
[0032] 檢測單元100包括光纖傳感器10 ;光纖傳感器10包括光纖傳感接收器6、光纖傳 感發(fā)射器2和光纖跳線4 ;光纖跳線4以預(yù)設(shè)的布線方式鋪設(shè)在地墊中；其中，圖2為本發(fā)明 智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1中在地墊中鋪設(shè)光纖跳線的布線方式的具體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 2所示，預(yù)設(shè)的布線方式為根據(jù)地墊的預(yù)設(shè)感知區(qū)域的大小，將光纖跳線以蛇形走線的方式 布置成為網(wǎng)格狀；
[0033] 外圍硬件電路單元110包括發(fā)送端外圍電路模塊112和接收端外圍電路模塊114 ; 發(fā)送端外圍電路模塊112與光纖傳感發(fā)射器2相連接；接收端外圍電路模塊114與所述光 纖傳感接收器6相連接；
[0034] 光纖傳感發(fā)射器2在發(fā)送端外圍電路模塊112的控制下向光纖跳線4發(fā)送光信 號；
[0035] 光纖傳感接收器6接收光纖跳線4在發(fā)生形變時基于光信號輸出的壓力變化數(shù) 據(jù)，并將壓力變化數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端外圍電路模塊114 ;
[0036] 接收端外圍電路模塊114對壓力變化數(shù)據(jù)進行處理，分別輸出波形數(shù)據(jù)和信號數(shù) 據(jù)。
[0037] 在一個具體的實施例中，光纖傳感器10為物理型光纖傳感器；光纖傳感器10的數(shù) 量為一個。傳統(tǒng)技術(shù)中，一套完整的光纖傳感器一般由光纖發(fā)射器、光纖接收器和光纖跳線 組成。光纖跳線是一種用于光的傳播的介質(zhì)；本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1中可以只 用一套光纖傳感器實現(xiàn)本發(fā)明的目的。而一個（套）光纖傳感器即表示本發(fā)明系統(tǒng)實施例 中的光纖跳線的數(shù)量可以為一根。
[0038] 鋪設(shè)一根光纖跳線的技術(shù)方案具體可以是：在感知空間內(nèi)鋪設(shè)1個光纖傳感器， 要求傳感器的跳線布置覆蓋整個感知空間。跳線的走線方式將光纖跳線按區(qū)域以蛇形走線 布置成網(wǎng)格形方式。與傳統(tǒng)的技