[發明專利]一種基于無線傳感技術的人體跌倒檢測系統

在審

• 申請號: 201310615970.8
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN104680753A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 張立新;張祖富
• 申請（專利權）人: 哈爾濱功成科技創業投資有限公司
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02;H04W84/18;G08B25/10
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及的是一種人體行為檢測系統，特別涉及的是一種基于無線傳感技術的人體跌倒檢測系統。

背景技術

近些年，有許多大學和研究機構在政府和社會的支持下開展了人性化的、以改善老人的生活品質為目標的各種技術的研究工作。其中，可以探測老人跌倒并能夠及時將這一危險狀況報告到醫療監護中心的跌倒檢測技術也越來越得到各大研究機構的重視。目前跌倒檢測技術的方法很多，從信號采集的渠道進行分類，將跌倒檢測技術分為三類：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通過一個或幾個視頻攝像頭捕捉人體運動的畫面，經過特別設計的圖像處理的算法，確定是否存在具有跌倒的一些圖像特征。如南京大學謝靖設計的基于頭部運動軌跡和3D視覺的跌倒檢測系統，采用了3D攝像頭Kinect。通過Kinect可以同時獲取的彩色圖像和深度圖像。對輸入的深度圖像前景分割獲得人的輪廓并定位頭部附近區域，通過對彩色圖像膚色識別獲得膚色區域，兩者結合完成對頭部的定位。將頭部運動速度作為判斷跌倒的依據。

聲學檢測系統通過對跌倒時的音頻信號的檢測作為跌倒的判據，在一般情況下，這種方法不能得到一個良好的精度。通常聲學檢測系統輔助其他檢測方法對跌倒進行判斷。

基于穿戴式傳感器的跌倒檢測系統是指嵌入了微型傳感器和控制器的可穿戴的設備，包括衣服，帽子，鞋，首飾等。這種檢測系統通過實時監測人體的活動采集人體運動數據，建立人體運動模型。通過檢測人體的運動數據是否符合跌倒運動模型，來判斷是否發生了跌倒。

縱觀三種檢測方法，基于視頻的檢測系統，容易暴露使用者的隱私，同時使用成本高算法復雜不易推廣。基于聲學的系統誤判率太高不適合單獨使用。而穿戴式的系統的優點在于易于攜帶，成本低，但是檢測精度需要進一步提高。

發明內容

本發明針對居家養老的老年人，利用加速度計構成檢測裝置，通過信號處理和模式識別技術識別人體跌倒，利用無線傳輸技術將人體跌倒信號傳送到接收器，實現跌倒報警。同時利用GPS定位，將定位信息和報警信息通過無線模塊傳送到管理中心，或者通過GSM模塊發送到家人或者急救中心的手機上。

本發明的目的是這樣實現的：

一種基于無線傳感技術的人體跌倒檢測系統，其組成信號采集模塊、無線傳輸模塊、人機交互模塊，利用無線傳感器網絡技術，使用頻率工作于2.4GHz免費頻段，網絡節點最大傳輸速率250kbps。

所述的一種基于無線傳感技術的人體跌倒檢測系統，其特征在于硬件電路系統部分主要由:鋰電池、電源管理電路、加速度傳感器電路、GPS電路、GSM電路、人機接口電路和無線通信和微控制器電路構成。

所述的一種基于無線傳感技術的人體跌倒檢測系統，其特征在于采集部分包括加速度信號采集和GPS信號采集，主要完成加速度傳感器的配置和數據讀取。

所述的一種基于無線傳感技術的人體跌倒檢測系統，其特征在于線傳輸部分包括GSM模塊和ZigBee模塊。

所述的一種基于無線傳感技術的人體跌倒檢測系統，其特征在于所述的兩個上位機，一個是測試終端用于實時分析三軸加速度信號，分析各種處理方式的效果；另一個是實時監視跌倒狀態，發生跌倒事件時，對下位機發回來的GPS信號處理，在地圖上顯示出來。

利用無線傳感器網絡技術，使用頻率工作于2.4GHz免費頻段，網絡節點最大傳輸速率250kbps。硬件電路系統部分主要由:鋰電池、電源管理電路、加速度傳感器電路、GPS電路、GSM電路、人機接口電路和無線通信和微控制器電路構成。鋰電池和電源電路為系統中其他所有有源器件提供電能;加速度傳感器電路檢測設備當前在X、Y、Z三個方向上的加速度;人機接口電路實現手動報警和解除報警的功能;無線通信和微控制器電路負責整個系統的協調和數據處理并通過無線的方式與監控中心通信。

本發明還包括：

采集部分包括加速度信號采集和GPS信號采集，主要完成加速度傳感器的配置和數據讀取；對GPS模塊進行配置和輸出信號的采集。

無線傳輸部分包括GSM模塊和ZigBee模塊。GSM模塊選用的是西門子公司推出的TC35-OEM模塊，主要在室外使用而且使用者走出了ZigBee網絡，發生跌倒事件時發送短信。ZigBee模塊基于TI的CC2530，主要在室內使用，發生跌倒事件時將數據發送到上位機。