[發明專利]基于非接觸式雷達技術的老年人跌倒檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202010116535.0
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111281393B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 李向東;張琳;趙興文;劉成業
• 申請（專利權）人: 山東省科學院自動化研究所
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;G01S7/41;G01S13/06;G01S13/88
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明公開了基于非接觸式雷達技術的老年人跌倒檢測方法，包括：采集雷達傳感器的原始信號；求原始信號的最大值點和最小值點；做原始信號的最大值點和最小值點的包絡線，并求取包絡線的質心點；把原數據序列減去該質心點序列，即可得到一個去掉低頻的新數據序列，重復步驟原數據序列減去該質心點序列，得到一序列的IMF分量，分離出低頻和高頻分量；由原始信號減去得到的IMF分量，組成新的信號；在迭代過程中引入最大絕對振幅、零點個數以及自相關最大振幅作為停止準則，對不同類型的噪聲進行檢測和分類，根據雷達回波信號的定位與分類，準確地檢測出老年人的跌倒。減少了傳統CEEMD算法的計算負荷并實現跌倒特征自動檢測、定位和分類的。

技術領域

本發明屬于雷達檢測技術領域，尤其涉及基于非接觸式雷達技術的老年人跌倒檢測方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

目前，我國人口老齡化形勢日益嚴峻，人工智能成為推動醫療建設的重要技術手段，同時將帶動老年人智能看護設備進入快速發展期。老年人意外跌倒是危害老年人身心健康的“頭號殺手”，世界衛生組織指出每年65歲以上老人跌倒的概率為28％-35％，大于70歲的概率為32％-42％。由于老年人的身體狀態進入到衰老期，身體的運動技能大大降低，當老年人突然跌倒時，若不能得到及時救助，極易引發一系列并發癥，如骨折、軟組織挫傷、心臟震蕩、腦血栓、心理創傷等。據統計，意外跌倒引發的死亡占老年人死亡原因的25％。

盡管基于可穿戴式裝置的跌倒檢測方法是當前國內外醫療機構、科研機構的研究熱點，但是該方法存在佩戴舒適性差、設備清洗困難等缺點，而基于視頻方法的跌倒檢測在洗手間和臥室等場所不利于隱私保護、適用范圍受限等缺點，基于多普勒生物雷達的生命體征信號監護技術，具有非接觸式、成本低、穿透能力強、抗干擾能力強，環境溫度和濕度干擾小等特點，在老年人監護中得到了廣泛的應用。生命體征回波信號非常微弱，往往淹沒在強烈的環境噪聲等雜波中，但是如何從雷達回波中抑制環境雜波和噪聲，并有效提取跌倒特征是精準檢測老年人意外跌倒的關鍵。

獨立成分分析(ICA)算法能將回波信號各分量分離卻不能確定哪個是體征信號，雷達回波信號屬于是非平穩非線性信號，小波變換的時頻分辨特性能描述信號的局部特性將體征信號分離出來，但其基函數是固定的適應性受到限制；補充集合經驗模態分解(CEEMD)算法在非線性非平穩信號分析中是非常有效的，不僅解決了傳統EMD算法的模態混疊問題而且不會造成能量損失，而且對原始信號進行了精確的重構，但是CEEMD在分解過程中計算負荷是非常大的。

發明內容

為克服上述現有技術的不足，本發明提供了基于非接觸式雷達技術的老年人跌倒檢測方法，通過改進補充集合經驗模態分解(CEEMD)算法，在迭代過程中引入停止準則，減少傳統CEEMD算法的計算負荷并給出一種跌倒特征自動檢測、定位和分類的統一架構。

為實現上述目的，本發明的一個或多個實施例提供了如下技術方案：

基于非接觸式雷達技術的老年人跌倒檢測方法，包括：

采集雷達傳感器的原始信號；

求原始信號的最大值點和最小值點；

做原始信號的最大值點和最小值點的包絡線，并求取包絡線的質心點；

把原數據序列減去該質心點序列，即可得到一個去掉低頻的新數據序列，重復步驟原數據序列減去該質心點序列，得到一序列的IMF分量，分離出低頻和高頻分量；

由原始信號減去得到的IMF分量，組成新的信號；

在迭代過程中引入最大絕對振幅、零點個數以及自相關最大振幅作為停止準則，對不同類型的噪聲進行檢測和分類，根據雷達回波信號的定位與分類，準確地檢測出老年人的跌倒。

進一步的技術方案，對不同類型的噪聲進行檢測和分類，具體為：