[發明專利]一種基于MIMU的行人跌倒檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201811039715.2
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109091151B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 張倫東;賈錚洋;呂志偉;李軍正;王安成;李萬里;潘林;何勱航
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 李清凡

本發明涉及一種基于MIMU的行人跌倒檢測方法及裝置，通過采集坐標系中三個方向坐標軸的加速度，計算坐標系下的修正俯仰角和橫滾角；通過對每個坐標軸方向上的加速度、修正俯仰角和橫滾角進行計算，結合經驗閾值判斷是否發生跌倒，若發生跌倒，結合三維坐標系x軸的加速度，繞y軸的角速度，修正俯仰角或橫滾角判斷跌倒方向；或者y軸的加速度，繞x軸的角速度，修正俯仰角或橫滾角判斷跌倒方向；角速度為所繞軸陀螺儀的測量值。解決了現有檢測方式跌倒判斷不準確的問題。

技術領域

本發明屬于行人跌倒檢測技術領域，具體涉及一種基于MIMU的行人跌倒檢測方法及裝置。

背景技術

微慣性測量單元(Micro Inertial Measurement Unit,MIMU)是一種微機電系統，包括微型陀螺儀、微型加速度計、專用集成電路(ASIC)、嵌入式微機和相應的導航軟件；能夠實現定位和檢測的功能。

現如今，意外跌倒對人的健康甚至生命具有嚴重威脅，特別是對正處于執行任務的士兵、消防員和反恐人員來說，如果能及時對跌倒進行檢測，并且正確地判斷出跌倒方向，則可以對損傷進行初步判斷，快速地對其進行救治，能夠最大程度的挽救其生命。

目前，針對人的跌倒的自動檢測方法主要有三種，一是利用監控視頻，通過視頻圖像來判斷人是否跌倒；二是通過音頻或是振動對跌倒進行識別；三是利用可穿戴傳感器，通過穿戴傳感器數據的變化對跌倒進行識別。其中，第三種方法使用簡單，自主靈活，得到了國內外很多人員的研究。在可穿戴傳感器檢測跌倒方法中，多數是采用三軸加速度計，結合先驗閾值來檢測跌倒，由于人的活動比較復雜，單純依靠加速度計的信息難以對跌倒情況進行完全準確的識別。近來，人們逐漸采用三軸加速度計、三軸陀螺儀、壓力計等多傳感器的組合，結合人體運動特征參數來對跌倒進行識別。

例如，申請公布號為CN106373335A的專利申請文件，公開了一種Android手機上基于慣性技術的老人跌倒檢測與智能報警方法，通過讀取Android手機中加速度計、陀螺儀、磁力計等傳感器測得的人體加速度、角加速度以及地磁場強度等數據；運用慣性技術計算求取偏航叫、俯仰角等人體姿態角和地理坐標系下的加速度a_x、a_y、a_z；若a_x大于加速度幅度閾值，且持續時間大于T1，表明人體處于運動狀態；等待T2時間后，若偏航角或俯仰角大于角度閾值，則可判斷為跌倒，否則視為人體正常運動。但是上述檢測方式判據單一，容易造成誤判，導致跌倒判斷不準確的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于MIMU的行人跌倒檢測方法及裝置，用于解決現有檢測方式跌倒判斷不準確的問題。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

一種基于MIMU的行人跌倒檢測方法，根據MIMU在鞋中的位置，確定三維坐標系，其中鞋的前后方向為x方向，垂直于鞋底面的方向為z軸方向，y軸垂直于x軸和z軸；包括以下步驟：

1)采集MIMU中三個方向加速度計的測量值，根據所述測量值計算三個方向上的加速度，以及橫滾角和修正俯仰角；在所述三維坐標系下計算修正俯仰角和橫滾角；所述修正俯仰角的表達式為：

所述橫滾角θ的表達式為：

其中，為x軸加速度計的測量值，為y軸加速度計的測量值，為z軸加速度計的測量值；

2)判斷：若z軸方向上的加速度小于第一加速度值，x軸和y軸兩個方向上的加速度的合加速度大于等于第二加速度值，且修正俯仰角的絕對值大于等于第一角度或橫滾角的絕對值大于等于第二角度；則判定發生跌倒。

本發明還提供了一種行人跌倒檢測裝置，