基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：若干移動標簽節(jié)點：佩戴在終端用戶身上，用以檢測終端用戶是否發(fā)生摔倒，若檢測到發(fā)生摔倒，移動標簽節(jié)發(fā)生定位信息和摔倒報警信息至路由器節(jié)點；多個路由器節(jié)點：分別與移動標簽節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點連接，用以將接收到的摔倒報警信息和定位信息發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點；協(xié)調(diào)器節(jié)點：分別與各路由器節(jié)點機遠程監(jiān)護平臺通信連接，用以發(fā)起ZigBee網(wǎng)絡、設定參數(shù)、并將接收到的摔倒報警信息和定位信息發(fā)送至遠程監(jiān)護平臺；遠程監(jiān)護平臺：用以接收摔倒報警信息和定位信息，并根據(jù)定位信息計算出發(fā)生摔倒的位置。本發(fā)明具有體積小、便于攜帶、實時檢測、準確定位的優(yōu)點。
【專利說明】基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人體摔倒檢測定位系統(tǒng)，具體地,涉及一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]21世紀被稱為“銀發(fā)世紀”，中國人口的老齡化越來越嚴重，并且老年人口中家庭空巢化的趨勢也越來越明顯，從而導致許多老人的健康保障存在問題。對于作為監(jiān)護人的獨生子女父母這一代，既要撫養(yǎng)和教育子女，又要贍養(yǎng)和照顧四位老人，這無疑是非常沉重的負擔?，F(xiàn)階段國家和社會還無法建立設施先進、項目齊全的社會福利服務體系，對于獨居老人或者養(yǎng)老院的老人在無人照料的情況下跌倒時無法得到及時的救助，容易產(chǎn)生嚴重的后果。
[0003]實際上很多嚴重的后果并不是由跌倒直接造成的，而是由于跌倒后，未得到及時的處理和救護，導致患者心理負擔加重，合并饑餓和寒冷等外界因素最終共同造成的。在逐漸走向高齡化的今天，老年人所占的比率也逐漸增加，老年人的行動安全已成為社會的重要問題。
[0004]基于上述背景，目前已經(jīng)有一些能夠監(jiān)測到老人摔倒自動報警的裝置，但是由于成本和技術上還存在一定的問題，因此很難得到推廣。例如，申請?zhí)枮?00720125141.1的專利介紹了一種跌倒自動報警器，但其短信報警機制增加了成本，而且缺少位置信息，使得不能發(fā)起及時、準確的救助。201120067733.9的專利設計了一種帶有跌倒報警裝置的老人手機，將跌倒報警裝置與手機功能集中整合在一起，但產(chǎn)品的實用性較差而且報警信息中也沒有包含老人跌倒的位置信息。201220526872.8的專利采用了 Android手機作為報警終端，利用藍牙技術進行無線通信，利用GPS進行定位，但是Android手機成本高；同時，藍牙技術是一種短距離低功耗的無線傳輸技術，在稍復雜的空間環(huán)境下，藍牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，受噪聲信號干擾大；且GPS定位技術在室內(nèi)環(huán)境中受各物體的影響，信號衰減很快，其定位進度僅可達到5米到30米左右，不能夠較好的滿足定位的要求。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有人體摔倒檢測定位裝置存在無法定位，不能給出摔倒位置信息，影響救助的及時性、準確性的技術問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)，包括:若干移動標簽節(jié)點、多個路由器節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點和遠程監(jiān)護平臺，其中，
[0008]移動標簽節(jié)點佩戴在終端用戶身上，用以檢測終端用戶是否發(fā)生摔倒，若檢測到終端用戶發(fā)生摔倒，移動標簽節(jié)點收集其與周圍通信的路由器節(jié)點之間的RSSI值，并且對這些RSSI值進行排序，選擇其中最大的三個值、以及三個最大值的路由器節(jié)點的ID作為定位信息連同摔倒報警信息一同發(fā)送至最近的路由器節(jié)點；
[0009]各路由器節(jié)點設置在使用環(huán)境中的固定位置，分別與移動標簽節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點連接，用以將接收到的摔倒報警信息和定位信息發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點；
[0010]協(xié)調(diào)器節(jié)點分別與各路由器節(jié)點機遠程監(jiān)護平臺通信連接，用以發(fā)起ZigBee網(wǎng)絡、設定參數(shù)、并將接收到的摔倒報警信息和定位信息發(fā)送至遠程監(jiān)護平臺；
[0011]遠程監(jiān)護平臺與協(xié)調(diào)器節(jié)點通信連接，用以接收摔倒報警信息和定位信息，并根據(jù)定位信息計算出發(fā)生摔倒的移動標簽節(jié)點在環(huán)境中的具體位置，確定摔倒位置。
[0012]優(yōu)選地，移動標簽節(jié)點進一步包括:微處理器、加速度傳感器模塊、射頻收發(fā)模塊、手動報警模塊和電源模塊，
[0013]加速度傳感器模塊與微處理器連接，用以按照設定頻率實時采集加速度數(shù)據(jù)，并將采集到的加速度數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器；
[0014]手動報警模塊與微處理器連接，用以在終端用戶遇到特殊情況或感到不適時接收用戶輸入的報警指令以實施手動報警；
[0015]微處理器分別與加速度傳感器模塊、手動報警模塊以及射頻收發(fā)模塊連接，用以對接收到的加速度數(shù)據(jù)進行分析處理，判斷終端用戶是否發(fā)生摔倒，若檢測到發(fā)生摔倒，或接收到手動報警信息，則通過射頻收發(fā)模塊收集其與周圍通信的路由器節(jié)點之間的RSSI值，并且對這些RSSI值進行排序，選擇其中最大的三個值、以及三個最大值的路由器節(jié)點的ID作為定位信息，并通過射頻收發(fā)模塊發(fā)出定位信息和摔倒報警信息；
[0016]射頻收發(fā)模塊分別與微處理器以及路由器節(jié)點連接，用以將微處理器發(fā)出的定位信息和報警信息發(fā)送至路由器節(jié)點，并接收來自路由器節(jié)點的信息發(fā)送至微處理器；
[0017]電源模塊分別與微處理器和射頻收發(fā)模塊連接，用以提供電力。
[0018]優(yōu)選地，加速度傳感器模塊為三軸加速度傳感器，微處理器為增強型8051微處理器。
[0019]優(yōu)選地，微處理器集成在射頻收發(fā)模塊內(nèi)部。
[0020]優(yōu)選地，協(xié)調(diào)器節(jié)點和遠程監(jiān)護平臺通過RS232接口連接。
[0021]優(yōu)選地，遠程監(jiān)護平臺根據(jù)接收到的三個RSSI值和三個路由器的ID，再結(jié)合這三個路由器節(jié)點的坐標信息利用三邊定位算法計算出標簽節(jié)點在環(huán)境中的具體位置，具體地，三邊定位算法為:在一個二維平面坐標中，利用三個以及三個以上已知點與未知點之間的距離來計算未知點的二維坐標，設三個坐標節(jié)點到未知節(jié)點的半徑分別為Rl，R2和R3，則這三個半徑的交點就是未知節(jié)點的位置坐標，根據(jù)三個參考坐標節(jié)點的位置和半徑定位位置節(jié)點的坐標；半徑根據(jù)未知節(jié)點與參考節(jié)點之前的RSSI值計算得出。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位方法，包括以下步驟:
[0023]步驟1:將協(xié)調(diào)器節(jié)點通過RS232接口與遠程監(jiān)護平臺連接，將路由器節(jié)點固定安裝在使用環(huán)境內(nèi)，且為每個路由器分配唯一的ID，將移動標簽節(jié)點佩戴在終端用戶身上；
[0024]步驟2:協(xié)調(diào)器節(jié)點選擇預設的通信信號和網(wǎng)絡ID，組建ZigBee無線傳感網(wǎng)絡；
[0025]步驟3:移動標簽節(jié)點的加速度傳感器模塊按照預定的頻率實時采集加速度數(shù)據(jù)，微處理器對采集的加速度數(shù)據(jù)進行分析處理，判斷人體是否發(fā)生摔倒，若檢測到人體發(fā)生摔倒狀態(tài)，通過射頻收發(fā)模塊收集其與周圍通信的路由器節(jié)點之間的RSSI值，并且對這些RSSI值進行排序，選擇其中最大的三個值、以及三個最大值的路由器節(jié)點的ID作為定位信息，并通過射頻收發(fā)模塊發(fā)出定位信息和摔倒報警信息；
[0026]步驟4:射頻收發(fā)模塊發(fā)出定位信息和摔倒報警信息經(jīng)路由器節(jié)點發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器再通過RS232接口將所得信息傳輸給遠程監(jiān)護平臺，遠程監(jiān)護平臺根據(jù)所得到的三個RSSI值和三個路由器的ID，結(jié)合這三個路由器節(jié)點的坐標信息利用三邊定位算法計算出標簽節(jié)點在環(huán)境中的具體位置，確定摔倒位置；
[0027]步驟5:終端用戶在遇到特殊情況或感到不適時通過手動報警按鍵相遠程監(jiān)護平臺求救，微處理器接收到手動報警信息后依照步驟3和步驟4的信息傳遞過程和計算處理獲得求助位置。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位方法，包括以下步驟:步驟4中所述的三邊定位算法具體為:
[0029]在一個二維平面坐標中，利用三個以及三個以上已知點與未知點之間的距離來計算未知點的二維坐標，設三個坐標節(jié)點到未知節(jié)點的半徑分別為Rl，R2和R3，則這三個半徑的交點就是未知節(jié)點的位置坐標，根據(jù)三個參考坐標節(jié)點的位置和半徑定位位置節(jié)點的坐標；半徑根據(jù)未知節(jié)點與參考節(jié)點之前的RSSI值計算得出。
[0030]ZigBee網(wǎng)絡是一種高可靠的無線傳感網(wǎng)絡，是一種近距離、低復雜度、低功耗、低成本、高安全的雙向無線通訊技術，本發(fā)明將摔倒檢測與ZigBee技術相結(jié)合，提出了一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:本發(fā)明采用加速度傳感器模塊檢測終端用戶是否發(fā)生摔倒，通過組建ZigBee網(wǎng)絡，由遠程監(jiān)護平臺對置身于ZigBee網(wǎng)絡中終端用戶進行準確定位，實時對終端用戶的狀態(tài)進行準確監(jiān)測，不僅能夠檢測終端用戶是否摔倒，還能準確定位摔倒位置，給出位置信息，便于及時、準確的實施救助，有效避免意外發(fā)生。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有體積小、便于攜帶、實時檢測且準確定位的優(yōu)點，能夠?qū)崟r監(jiān)測出老人是否出現(xiàn)意外狀況并采取相應措施保證老人出現(xiàn)意外時得到及時救助，極大程度上保證了終端用戶的人身安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0032]圖1為本發(fā)明基于ZigBee技術的摔倒檢測定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0033]圖2為本發(fā)明基于ZigBee技術的摔倒檢測定位方法的三邊定位算法原理示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0035]請參閱圖1，一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)，包括:若干移動標簽節(jié)點、多個路由器節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點和遠程監(jiān)護平臺，其中，
[0036]移動標簽節(jié)點佩戴在終端用戶身上，用以檢測終端用戶是否發(fā)生摔倒，若檢測到終端用戶發(fā)生摔倒，移動標簽節(jié)點收集其與周圍通信的路由器節(jié)點之間的RSSI值，并且對這些RSSI值進行排序，選擇其中最大的三個值、以及三個最大值的路由器節(jié)點的ID作為定位信息連同摔倒報警信息一同發(fā)送至最近的路由器節(jié)點；
[0037]各路由器節(jié)點設置在使用環(huán)境中的固定位置，分別與移動標簽節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點連接，用以將接收到的摔倒報警信息和定位信息發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點；
[0038]協(xié)調(diào)器節(jié)點分別與各路由器節(jié)點機遠程監(jiān)護平臺通信連接，用以發(fā)起ZigBee網(wǎng)絡、設定參數(shù)、并將接收到的摔倒報警信息和定位信息發(fā)送至遠程監(jiān)護平臺；
[0039]遠程監(jiān)護平臺與協(xié)調(diào)器節(jié)點通信連接，用以接收摔倒報警信息和定位信息，并根據(jù)定位信息計算出發(fā)生摔倒的移動標簽節(jié)點在環(huán)境中的具體位置，確定摔倒位置。
[0040]優(yōu)選地，移動標簽節(jié)點進一步包括:微處理器、加速度傳感器模塊、射頻收發(fā)模塊、手動報警模塊和電源模塊，
[0041]加速度傳感器模塊與微處理器連接，用以按照設定頻率實時采集加速度數(shù)據(jù)，并將采集到的加速度數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器；
[0042]手動報警模塊與微處理器連接，用以在終端用戶遇到特殊情況或感到不適時接收用戶輸入的報警指令以實施手動報警；
[0043]微處理器分別與加速度傳感器模塊、手動報警模塊以及射頻收發(fā)模塊連接，用以對接收到的加速度數(shù)據(jù)進行分析處理，判斷終端用戶是否發(fā)生摔倒，若檢測到發(fā)生摔倒，或接收到手動報警信息，則通過射頻收發(fā)模塊收集其與周圍通信的路由器節(jié)點之間的RSSI值，并且對這些RSSI值進行排序，選擇其中最大的三個值、以及三個最大值的路由器節(jié)點的ID作為定位信息，并通過射頻收發(fā)模塊發(fā)出定位信息和摔倒報警信息；
[0044]射頻收發(fā)模塊分別與微處理器以及路由器節(jié)點連接，用以將微處理器發(fā)出的定位信息和報警信息發(fā)送至路由器節(jié)點，并接收來自路由器節(jié)點的信息發(fā)送至微處理器；
[0045]電源模塊分別與微處理器和射頻收發(fā)模塊連接，用以提供電力。
[0046]進一步地，路由器節(jié)點含有射頻收發(fā)器，通過與用戶攜帶的標簽進行信息交互，實現(xiàn)對用戶的定位；協(xié)調(diào)器模塊包括射頻收發(fā)器，RS232接口模塊，主要負責整個網(wǎng)絡的發(fā)起、參數(shù)的設定、信息的管理維護以及與遠程監(jiān)護平臺的信息傳遞，ZigBee網(wǎng)絡組建和啟動后，標簽節(jié)點、路由器節(jié)點以及協(xié)調(diào)器節(jié)點會進行自組網(wǎng)。
[0047]進一步地，加速度傳感器模塊為三軸加速度傳感器，具體為低功耗、高分辨率的數(shù)字三軸加速度傳感器，所述電源為鋰電池或干電池或紐扣電池。微處理器為增強型8051微處理器，且微處理器集成在射頻收發(fā)模塊內(nèi)部。協(xié)調(diào)器節(jié)點和遠程監(jiān)護平臺通過RS232接口連接。遠程監(jiān)護平臺實時對用戶狀態(tài)進行監(jiān)測，具體為PC機或筆記本電腦。
[0048]優(yōu)選地，遠程監(jiān)護平臺根據(jù)接收到的三個RSSI值和三個路由器的ID，再結(jié)合這三個路由器節(jié)點的坐標信息利用三邊定位算法計算出標簽節(jié)點在環(huán)境中的具體位置，具體地，三邊定位算法為:在一個二維平面坐標中，利用三個以及三個以上已知點與未知點之間的距離來計算未知點的二維坐標，設三個坐標節(jié)點到未知節(jié)點的半徑分別為Rl，R2和R3，則這三個半徑的交點就是未知節(jié)點的位置坐標，根據(jù)三個參考坐標節(jié)點的位置和半徑定位位置節(jié)點的坐標；半徑根據(jù)未知節(jié)點與參考節(jié)點之前的RSSI值計算得出。
[0049]基于上述的系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位方法，包括以下步驟:
[0050]步驟1:將協(xié)調(diào)器節(jié)點通過RS232接口與遠程監(jiān)護平臺連接，將路由器節(jié)點固定安裝在使用環(huán)境內(nèi)，且為每個路由器分配唯一的ID，將移動標簽節(jié)點佩戴在終端用戶身上；
[0051]步驟2:協(xié)調(diào)器節(jié)點選擇預設的通信信號和網(wǎng)絡ID，組建ZigBee無線傳感網(wǎng)絡；
[0052]步驟3:移動標簽節(jié)點的加速度傳感器模塊按照預定的頻率實時采集加速度數(shù)據(jù)，微處理器對采集的加速度數(shù)據(jù)進行分析處理，判斷人體是否發(fā)生摔倒，若檢測到人體發(fā)生摔倒狀態(tài)，通過射頻收發(fā)模塊收集其與周圍通信的路由器節(jié)點之間的RSSI值，并且對這些RSSI值進行排序，選擇其中最大的三個值、以及三個最大值的路由器節(jié)點的ID作為定位信息，并通過射頻收發(fā)模塊發(fā)出定位信息和摔倒報警信息；
[0053]根據(jù)失重、撞擊、靜止以及摔倒后與初始狀態(tài)的差異性判斷人體是否發(fā)生摔倒，具體地，微處理器判斷在以下4個設定的時間段內(nèi)，加速度分別滿足對應的條件，則判斷為摔倒:
[0054]1、發(fā)生摔倒時:正常情況下，人體的合加速度值應該大于lg，在發(fā)生摔倒時，人體會發(fā)生失重，加速度值小于Ig并接近于0，以此作為判斷摔倒的第一個依據(jù)；
[0055]2、摔倒時:人體摔倒時會與地面或者其他物體發(fā)生撞擊，將會產(chǎn)生較大的加速度值，最大值可達到1g以上，一般大于3g即可認為發(fā)生一次撞擊，以此作為判斷摔倒的第二個依據(jù)；
[0056]3:、跌倒后:人體在跌倒后，也就是撞擊發(fā)生之后，不可能馬上起來，會有短暫的靜止狀態(tài)(如果人因為跌倒而導致昏迷，甚至可能是較長時間的靜止)。表現(xiàn)在加速度曲線上就是會有一段時間，一般設定為2秒鐘的平穩(wěn)。以此作為判斷摔倒的第三個依據(jù)。
[0057]4、跌倒后發(fā)生翻轉(zhuǎn)時:跌倒之后，人體會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，因此人體的方向會與原先靜止站立的姿態(tài)(初始狀態(tài))不同。這使得跌倒之后的靜止狀態(tài)下的三軸加速度數(shù)值與初始狀態(tài)下的三軸加速度值不同，以此作為最后一個判斷依據(jù)。
[0058]這四個判斷依據(jù)綜合在一起，構(gòu)成了整個的跌倒檢測算法，可以對跌倒狀態(tài)給出報警。
[0059]步驟4:射頻收發(fā)模塊發(fā)出定位信息和摔倒報警信息經(jīng)路由器節(jié)點發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器再通過RS232接口將所得信息傳輸給遠程監(jiān)護平臺，遠程監(jiān)護平臺根據(jù)所得到的三個RSSI值和三個路由器的ID，結(jié)合這三個路由器節(jié)點的坐標信息利用三邊定位算法計算出標簽節(jié)點在環(huán)境中的具體位置，確定摔倒位置；
[0060]步驟5:終端用戶在遇到特殊情況或感到不適時通過手動報警按鍵相遠程監(jiān)護平臺求救，微處理器接收到手動報警信息后依照步驟3和步驟4的信息傳遞過程和計算處理獲得求助位置。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位方法，包括以下步驟:步驟4中所述的三邊定位算法具體為:
[0062]在一個二維平面坐標中，利用三個以及三個以上已知點與未知點之間的距離來計算未知點的二維坐標，設三個坐標節(jié)點到未知節(jié)點的半徑分別為Rl，R2和R3，則這三個半徑的交點就是未知節(jié)點的位置坐標，根據(jù)三個參考坐標節(jié)點的位置和半徑定位位置節(jié)點的坐標；半徑根據(jù)未知節(jié)點與參考節(jié)點之前的RSSI值計算得出。
[0063]本發(fā)明采用加速度傳感器模塊檢測終端用戶是否發(fā)生摔倒，通過組建ZigBee網(wǎng)絡，由遠程監(jiān)護平臺對置身于ZigBee網(wǎng)絡中終端用戶進行準確定位，實時對終端用戶的狀態(tài)進行準確監(jiān)測，不僅能夠檢測終端用戶是否摔倒，還能準確定位摔倒位置，給出位置信息，便于及時、準確的實施救助，有效避免意外發(fā)生。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有體積小、便于攜帶、實時檢測且準確定位的優(yōu)點，能夠?qū)崟r監(jiān)測出老人是否出現(xiàn)意外狀況并采取相應措施保證老人出現(xiàn)意外時得到及時救助，極大程度上保證了終端用戶的人身安全。
[0064]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
【權利要求】
1.一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，包括:若干移動標簽節(jié)點、多個路由器節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點和遠程監(jiān)護平臺，其中， 所述移動標簽節(jié)點佩戴在終端用戶身上，用以檢測終端用戶是否發(fā)生摔倒，若檢測到終端用戶發(fā)生摔倒，移動標簽節(jié)點收集其與周圍通信的路由器節(jié)點之間的RSSI值，并且對這些RSSI值進行排序，選擇其中最大的三個值、以及三個最大值的路由器節(jié)點的ID作為定位信息連同摔倒報警信息一同發(fā)送至最近的路由器節(jié)點； 所述各路由器節(jié)點設置在使用環(huán)境中的固定位置，分別與所述移動標簽節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點連接，用以將接收到的摔倒報警信息和定位信息發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點； 所述協(xié)調(diào)器節(jié)點分別與所述各路由器節(jié)點機遠程監(jiān)護平臺通信連接，用以發(fā)起ZigBee網(wǎng)絡、設定參數(shù)、并將接收到的摔倒報警信息和定位信息發(fā)送至遠程監(jiān)護平臺； 所述遠程監(jiān)護平臺與所述協(xié)調(diào)器節(jié)點通信連接，用以接收摔倒報警信息和定位信息，并根據(jù)定位信息計算出發(fā)生摔倒的移動標簽節(jié)點在環(huán)境中的具體位置，確定摔倒位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，所述移動標簽節(jié)點進一步包括:微處理器、加速度傳感器模塊、射頻收發(fā)模塊、手動報警模塊和電源模塊， 所述加速度傳感器模塊與所述微處理器連接，用以按照設定頻率實時采集加速度數(shù)據(jù)，并將采集到的加速度數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器； 所述手動報警模塊 與所述微處理器連接，用以在終端用戶遇到特殊情況或感到不適時接收用戶輸入的報警指令以實施手動報警； 所述微處理器分別與所述加速度傳感器模塊、手動報警模塊以及射頻收發(fā)模塊連接，用以對接收到的加速度數(shù)據(jù)進行分析處理，判斷終端用戶是否發(fā)生摔倒，若檢測到發(fā)生摔倒、或接收到手動報警信息，則通過射頻收發(fā)模塊收集其與周圍通信的路由器節(jié)點之間的RSSI值，并且對這些RSSI值進行排序，選擇其中最大的三個值、以及三個最大值的路由器節(jié)點的ID作為定位信息，并通過射頻收發(fā)模塊發(fā)出定位信息和摔倒報警信息； 所述射頻收發(fā)模塊分別與所述微處理器以及路由器節(jié)點連接，用以將微處理器發(fā)出的定位信息和報警信息發(fā)送至路由器節(jié)點，并接收來自路由器節(jié)點的信息發(fā)送至微處理器；所述電源模塊分別與所述微處理器和射頻收發(fā)模塊連接，用以提供電力。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度傳感器模塊為三軸加速度傳感器，所述微處理器為增強型8051微處理器。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器集成在所述射頻收發(fā)模塊內(nèi)部。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，協(xié)調(diào)器節(jié)點和遠程監(jiān)護平臺通過RS232接口連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位系統(tǒng)，其特征在于，所述遠程監(jiān)護平臺根據(jù)接收到的三個RSSI值和三個路由器的ID，再結(jié)合這三個路由器節(jié)點的坐標信息利用三邊定位算法計算出標簽節(jié)點在環(huán)境中的具體位置，具體地，所述三邊定位算法為:在一個二維平面坐標中，利用三個以及三個以上已知點與未知點之間的距離來計算未知點的二維坐標，設三個坐標節(jié)點到未知節(jié)點的半徑分別為Rl，R2和R3，則這三個半徑的交點就是未知節(jié)點的位置坐標，根據(jù)三個參考坐標節(jié)點的位置和半徑定位位置節(jié)點的坐標；半徑根據(jù)未知節(jié)點與參考節(jié)點之前的RSSI值計算得出。
7.一種基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:將協(xié)調(diào)器節(jié)點通過RS232接口與遠程監(jiān)護平臺連接，將路由器節(jié)點固定安裝在使用環(huán)境內(nèi)，且為每個路由器分配唯一的ID，將移動標簽節(jié)點佩戴在終端用戶身上； 步驟2:協(xié)調(diào)器節(jié)點選擇預設的通信信號和網(wǎng)絡ID，組建ZigBee無線傳感網(wǎng)絡； 步驟3:移動標簽節(jié)點的加速度傳感器模塊按照預定的頻率實時采集加速度數(shù)據(jù)，微處理器對采集的加速度數(shù)據(jù)進行分析處理，判斷人體是否發(fā)生摔倒，若檢測到人體發(fā)生摔倒狀態(tài)，通過射頻收發(fā)模塊收集其與周圍通信的路由器節(jié)點之間的RSSI值，并且對這些RSSI值進行排序，選擇其中最大的三個值、以及三個最大值的路由器節(jié)點的ID作為定位信息，并通過射頻收發(fā)模塊發(fā)出定位信息和摔倒報警信息； 步驟4:射頻收發(fā)模塊發(fā)出定位信息和摔倒報警信息經(jīng)路由器節(jié)點發(fā)送至協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器再通過RS232接口將所得信息傳輸給遠程監(jiān)護平臺，遠程監(jiān)護平臺根據(jù)所得到的三個RSSI值和三個路由器的ID，結(jié)合這三個路由器節(jié)點的坐標信息利用三邊定位算法計算出標簽節(jié)點在環(huán)境中的具體位置，確定摔倒位置； 步驟5:終端用戶在遇到特殊情況或感到不適時通過手動報警按鍵相遠程監(jiān)護平臺求救，微處理器接收到手動報警信息后依照步驟3和步驟4的信息傳遞過程和計算處理獲得求助位置。
8.根據(jù)權利要求7所述的基于ZigBee技術的人體摔倒檢測定位方法,其特征在于,步驟4中所述的三邊定位算法具體為: 在一個二維平面坐標中，利用三個以及三個以上已知點與未知點之間的距離來計算未知點的二維坐標，設三個坐標節(jié)點到未知節(jié)點的半徑分別為Rl，R2和R3，則這三個半徑的交點就是未知節(jié)點的位置坐標，根據(jù)三個參考坐標節(jié)點的位置和半徑定位位置節(jié)點的坐標；半徑根據(jù)未知節(jié)點與參考節(jié)點之前的RSSI值計算得出。
【文檔編號】G08B21/04GK104080053SQ201410339460
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權日:2014年7月16日
【發(fā)明者】李龍, 高加偉, 王洪良, 康文, 張志斌, 羅泉 申請人:上海諾誠電氣有限公司