一種基于雙傳感器的人體跌倒檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于人體跌倒檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種成本低效率高的檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于我國(guó)人口眾多，我國(guó)跌倒引發(fā)的疾病所帶來(lái)負(fù)擔(dān)世界最重，目前有老年人1.3億，每年至少有2000萬(wàn)人發(fā)生跌倒。對(duì)于居住在養(yǎng)老院或者是醫(yī)院里的老年人，跌倒和傷害性跌倒的發(fā)生率則會(huì)更高。由于老年人身體機(jī)理的原因，老年人跌倒后的后果是十分嚴(yán)重，跌倒是老年人首位傷害死因。
[0003]隨著微機(jī)械微電子行業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)研究者陸續(xù)提出一些基于三軸加速度傳感器的便攜式跌倒檢測(cè)裝置，但要達(dá)到好的識(shí)別效果，往往需要兩個(gè)以上的加速度傳感器，攜帶非常不方便。還有一些方法是在加速度傳感器基礎(chǔ)上用陀螺儀檢測(cè)佩戴者的姿態(tài)，因?yàn)橥勇輧x的功耗相對(duì)加速度傳感器大得多，所以待機(jī)時(shí)間成為制約使用的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高跌倒檢測(cè)的準(zhǔn)確性，特別是對(duì)一些目前的檢測(cè)方法較難正確識(shí)別的行為、動(dòng)作提供一種便攜式的人體跌倒檢測(cè)裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于雙傳感器的人體跌倒檢測(cè)裝置，該裝置包括殼體及安裝于殼體內(nèi)部的人體跌倒檢測(cè)電路，應(yīng)用原理見(jiàn)圖1，裝置佩戴方式如圖2，裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路系統(tǒng)見(jiàn)圖3，其特征在于:包括微處理器(101)及與微處理器(101)連接的傳感器模塊I (102)、傳感器模塊II (103)、GPS模塊(104)、GPRS模塊(105)，以及為上述設(shè)備供電的電源模塊(106);其中，所述傳感器模塊I (102)為用于檢測(cè)佩戴者狀態(tài)的三軸加速度傳感器模塊，該模塊負(fù)責(zé)采集佩戴者3個(gè)軸向的加速度數(shù)據(jù)；所述傳感器模塊11(103)為用于檢測(cè)佩戴者狀態(tài)的微型氣壓傳感器模塊，該模塊負(fù)責(zé)采集佩戴者所處的環(huán)境氣壓數(shù)據(jù)。
[0006]微處理器(101)獲取來(lái)自傳感器模塊I (102)、傳感器模塊II (103)的加速度數(shù)據(jù)和環(huán)境氣壓數(shù)據(jù)，并根據(jù)環(huán)境氣壓數(shù)據(jù)換算出海拔高度數(shù)據(jù)，通過(guò)三軸加速度數(shù)據(jù)計(jì)算合加速度(SMV)及人體傾角(Θ)，結(jié)合海拔高度數(shù)據(jù)對(duì)佩戴者是否跌倒做出綜合判斷，在判定佩戴者跌倒后發(fā)出報(bào)警信息。
[0007]與微處理器(101)連接的GPS定位模塊(104)，用于獲取佩戴者的位置信息。
[0008]微處理器(101)經(jīng)過(guò)綜合閾值判斷確認(rèn)跌倒時(shí)刻，啟動(dòng)GPS模塊(104)和GPRS模塊(105)，將報(bào)警信息與佩戴者的位置信息通過(guò)GPRS模塊(105)傳送至監(jiān)護(hù)人的手持終端或監(jiān)控中心設(shè)備，否則GPS模塊(104)和GPRS模塊(105)處于休眠狀態(tài)，此舉可以有效降低能耗，延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間。
[0009]上述跌倒檢測(cè)裝置，其特征是:所述傳感器模塊I (102)為三軸加速度傳感器模塊；
[0010]上述跌倒檢測(cè)裝置，其特征是:所述傳感器模塊II (103)為微型氣壓傳感器模塊；
[0011]上述跌倒檢測(cè)裝置，其特征是:GPRS模塊(105)是一種實(shí)現(xiàn)GPRS (分組交換)通信的調(diào)制解調(diào)的設(shè)務(wù)；
[0012]上述跌倒檢測(cè)裝置，其特征是:合加速度計(jì)算；
[0013]SMVi= sqrt (x ^+y^+z/)
[0014]X1, Yl, ^分別代表i時(shí)刻三軸加速度傳感器沿三個(gè)軸向的加速度值，其中X、y的方向代表佩戴者初始狀態(tài)即正常站立時(shí)左右向和前后向，z的方向?yàn)榕宕髡叱跏紶顟B(tài)即正常站立時(shí)的重力方向，初始狀態(tài)時(shí)Xl、近零，z i接近I。合加速度是進(jìn)行跌倒檢測(cè)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0015]上述跌倒檢測(cè)裝置，其特征是:傾角計(jì)算；
[0016]人體傾斜后的傾角用三軸重力加速度傳感器z軸與重力方向的夾角表示，可以通過(guò)z軸的加速度Zi的數(shù)值與合加速度值來(lái)計(jì)算傾角Θ，其表達(dá)式為:
[0017]傾角Θ =Bcos(Z1ZSMV1);傾角是進(jìn)行跌倒檢測(cè)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0018]跌倒判斷步驟，采用合加速度SMV的不同時(shí)間段的3種閾值、傾角閾值及海拔高度變化閾值共5種閾值的綜合閾值判斷方式確定是否發(fā)出跌倒報(bào)警信號(hào)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)各種閾值應(yīng)根據(jù)佩戴者具體情況略做調(diào)整。
[0019]當(dāng)以某一時(shí)刻為基準(zhǔn)點(diǎn)的關(guān)于SMV的3種閾值及傾角閾值、海拔高度閾值滿足設(shè)定條件，則認(rèn)為符合綜合閾值判定條件，該時(shí)刻SMV峰值為真，微處理器輸出報(bào)警值“ I ”，否則不做輸出；微處理器輸出報(bào)警值“ I ”時(shí)，啟動(dòng)GPS模塊及GPRS模塊，將報(bào)警信息和位置信息一并傳至指定的手機(jī)或監(jiān)控終端，在沒(méi)有微處理器指令的情況下，GPS模塊與GPRS模塊處于休眠狀態(tài)。
[0020]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021](I)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所選部件體積小，方便使用者隨身佩戴。
[0022](2)所選部件功耗低，GPS模塊及GPRS模塊只在微處理器判定有跌倒發(fā)生時(shí)才啟動(dòng)工作，系統(tǒng)待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)；
[0023](3)綜合三軸加速度傳感器及氣壓傳感器的數(shù)據(jù)，采用5種閾值的綜合判定方法，顯著提高系統(tǒng)的識(shí)別率，特別是對(duì)傳統(tǒng)基于加速度傳感器的一些識(shí)別方法無(wú)法正確識(shí)別的行為，如快速坐下、上床躺下、行走過(guò)程中跳躍或突然停止、跌倒時(shí)靠著墻慢慢以坐姿倒下、上下樓梯等復(fù)雜行為也達(dá)到較好的識(shí)別效果。
【附圖說(shuō)明】
:
[0024]圖1是跌倒檢測(cè)裝置應(yīng)用框架圖
[0025]圖2是跌倒檢測(cè)裝置佩戴示意圖；
[0026]圖3是跌倒檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
:
[0027]本實(shí)用新型提供一種基于雙傳感器的人體跌倒檢測(cè)裝置。
[0028]本實(shí)用新型提供的人體跌倒檢測(cè)裝置包括微處理器(101)及與微處理器(101)連接的傳感器模塊I (102)、傳感器模塊II (103)、GPS模塊(104)、GPRS模塊(105)，以及為上述設(shè)備供電的電源模塊(106);其中，傳感器模塊I (102)、傳感器模塊11(103)負(fù)責(zé)對(duì)被測(cè)對(duì)象的加速度和所處氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；微處理器(101)負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自傳感器模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，并采用綜合閾值的方法做聯(lián)合判斷(詳見(jiàn)
[0034]-
[0040]段“人體跌倒檢測(cè)方案”)，在判定存在跌倒時(shí)啟動(dòng)GPS模塊(104)和GPRS模塊(105) ;GPS模塊(104)負(fù)責(zé)輸出被測(cè)者跌倒發(fā)生時(shí)的位置信息；GPRS模塊(105)負(fù)責(zé)按照微處理器(101)的指令輸出報(bào)警信息和位置信息，通過(guò)公用網(wǎng)絡(luò)將上述信息傳輸至個(gè)人終端或監(jiān)控中心；電源模塊(106)負(fù)責(zé)上述模塊的供電，電源模塊(106)選用可以反復(fù)充電的鋰電池。
[0029]本實(shí)用新型提供的人體跌倒檢測(cè)裝置佩戴在人體腹部，見(jiàn)圖2 ;
[0030]綜合考慮算法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度及系統(tǒng)中加速度傳感器采集需要A/D轉(zhuǎn)換器，GPS模塊和GPRS無(wú)