[發明專利]基于加速度和高度信息的人體跌倒監測方法及裝置

有效

• 申請號: 201210441008.2
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN102982653A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 劉少強;陳瑾;樊曉平;陶清華;王琪;陳翔
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G08B21/04
• 分類號: G08B21/04
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明涉及一種基于加速度和高度信息的人體跌倒監測方法及裝置，具體的涉及一種可長時間、持續地探測人體是否發生跌倒過程的裝置和方法，主要適用于對老年人的跌倒監測。

背景技術

進入21世紀，人口老齡化將愈為顯露。隨著經濟的發展和文化的交流，人口的流動性大大加速，使得很多子女不在老人身邊。因而老年人的健康及其醫療護理問題逐漸成為一個重大問題，多數老年人的健康狀況無法得到及時監測。在發生意外時，如果老年人得不到即時的救助，甚至會威脅到生命安全。而跌倒是在老年人群中常有發生的。

老人的跌倒會引發很多安全問題，5％～15％的跌倒造成腦部損傷、軟組織損傷、骨折和脫臼等，其中最嚴重的是髖部骨折。

現有的跌倒檢測技術可分為三類：基于視頻的跌倒檢測系統，基于聲學的跌倒檢測系統，基于穿戴式傳感器的跌倒檢測系統。

基于視頻的跌倒檢測系統是在一定區域內安裝攝像頭，拍攝人體活動的畫面。通過圖像處理的方法，檢測是否有跌倒發生；

基于聲學的跌倒檢測系統是通過分析跌倒時的音頻信號來檢測；

基于穿戴式傳感器的跌倒檢測系統，指將含有跌倒信號感知功能的微型裝置安裝在適于人體穿戴的衣物中的檢測設備，如衣服、帽子、首飾等，以通過監測人體活動狀況檢測是否發生跌倒。

基于視頻的跌倒檢測系統受到區域限制；基于聲學的跌倒檢測系統準確率相對有待提高。現有基于穿戴式傳感器的跌倒檢測方式是一種最便捷、最普及的檢測方式，其檢測原理簡單、方法研究較多且具實用性。基于穿戴式傳感器的檢測系統已有較多實例，例如CN2168586Y等。CN2249072Y是主要基于水銀開關進行跌倒的檢測；CN201127606Y等是僅利用加速度信息進行跌倒檢測的方式；CN102136180A方案過于復雜，除了兩個加速度計外，還需要兩個陀螺儀，并且需要分組佩戴在兩個部位，使用不便且提高了成本。現存的穿戴式跌倒檢測方法的主要不足是系統的功耗相對而言普遍較大，難以長期持續檢監測，在跌倒檢測技術上主要基于加速度和角度變化信息，沒有利用人體跌倒中必然發生的高度變化信息，因而檢測的準確性與可靠性以及裝置使用的便利性等方面都有待提高。

現階段人體跌倒監測技術尤其是針對老年人跌倒的檢測技術存在的這些主要問題，也即識別準確性不高、因電池容量有限等原因使相關裝置無法進行長時間持續有效監測問題，大大降低了這類裝置的實用性。因此，有必要設計一種新的人體跌倒監測方法及裝置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于加速度和高度信息的人體跌倒監測方法及裝置，該基于加速度和高度信息的人體跌倒監測方法及裝置監測準確度高。

發明的技術解決方案如下：

一種基于加速度和高度信息的人體跌倒監測方法，由被監測的人體佩戴加速度計、高度計和單片機，單片機分別通過加速度計和高度計檢測人體的加速度變化和高度變化信息，當檢測到加速度值超過加速度閾值且高度變化值超過高度變化閾值時，則判斷佩戴者發生了跌倒，并通過通信模塊發出報警。

還通過佩戴方式的檢測進一步增強檢測準確性；佩戴方式的檢測通過以下方法實現：

在一個佩戴扣上固定有一塊磁鐵，集成有高度計、加速度計、干簧管和單片機的監測模塊插裝在佩戴扣上時（此時為定點佩戴方式），干簧管受所述磁鐵的磁作用而導通【常開型的干簧管在有磁場作用時導通】，否則，當所述的監測模塊未插裝在佩戴扣上時（這種情況為隨意佩戴方式），干簧管的狀態為斷開，單片機檢測與干簧管串聯的下拉電阻處的電平高低即可判斷所述的監測模塊是否為定點佩戴方式。

為了能夠及時探測人體運動異常信息并節省電能，所述的加速度計采用具有運動觸發喚醒功能的集成三軸加速度計ADXL362，并且該加速度計在常態下處于可感知運動的低功耗工作模式，以持續監測加速度變化；單片機設置在喚醒工作模式：即當加速度計感知到運動強度超過設定值時輸出信號觸發單片機才進入工作狀態，否則處于休眠狀態；高度計在常態下處于斷電模式，在單片機被喚醒后，由單片機的輸出端口給高度計供電，使高度計進入工作模式，與加速度計配合，同時采集加速度和高度變化數據。