[發明專利]一種基于多序貫概率比檢驗的跌倒檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 202110181531.5
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112842277B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 夏卓;王亞剛;丁大民;李海龍;黃榮杰;張鈺文
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/22;A61B8/08;A61H3/00
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種基于多序貫概率比檢驗的跌倒檢測方法及裝置，涉及醫療器械技術領域。包括上肢力傳感器和下肢超聲波傳感器陣列，上肢力信號通過已經辨識出來的導納控制模型得到速度響應信號，下肢超聲波傳感器陣列解算出用戶運動的實時坐標，進而得到位移量，通過卡爾曼濾波算法進行多傳感器數據融合，最終將融合后的數據進行基于多序貫概率比檢驗，判斷用戶是否發生跌倒。本發明解決了助行器的跌倒檢測問題，降低了處理器的數據處理量，多序貫概率比檢驗算法解決了序貫概率比檢驗(sequential probability ratio test，SPRT)的單一性和延遲性，具有更快的檢測速度，提高了助行器使用的安全性。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，尤其涉及一種基于多序貫概率比檢驗的跌倒檢測方法及裝置。

背景技術

我國是老年人口最多的國家，未來老年人口數還會一直增長，老齡化帶來的一系列問題將會成為我國急需解決的重點問題。老年人通常會患有肌肉萎縮，骨質疏松，視力和聽力的下降以及器官退化引起的相關疾病，使得老年人難以獨自完成基本的日常活動，帶來很多不便。智能助行器是一種可以幫助老年人進行日常行走和恢復鍛煉的一種醫療設備，目前具有跌倒檢測功能的助行器很少，并且大多數采用了視覺傳感器和穿戴式傳感器來檢測跌倒。

基于視覺傳感器的跌倒檢測方法是利用深度攝像頭來實時獲取用戶在行走時的圖像，通過神經網絡等相關圖像算法識別人體姿態，以判斷是否發生跌倒，該方法的缺點是相關的算法較為復雜，對處理器要求高，并且攝像頭容易受到光線等因素干擾；基于穿戴式傳感器的跌倒檢測方法需要在用戶身上安裝姿態傳感器，采集運動信號，用以識別用戶姿態，該方法的缺點是要求用戶必須穿戴特定的傳感器，增加了設備的使用難度，用戶的舒適感較差。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種基于多序貫概率比檢驗的跌倒檢測方法及裝置，解決助行器的跌倒檢測問題，降低了處理器的數據處理量，解決SPRT的單一性和延遲性，具有更快的檢測速度，提高了助行器使用的安全性。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是解決助行器的跌倒檢測問題，降低處理器的數據處理量，增快檢測速度，提高安全性和舒適感。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于多序貫概率比檢驗的跌倒檢測方法，包括以下步驟：

步驟1、上肢力信號通過已經辨識出來的導納控制模型得到速度響應信號；

步驟2、下肢超聲波傳感器陣列解算出用戶運動的實時坐標，進而得到位移量；

步驟3、通過卡爾曼濾波算法進行多傳感器數據融合；

步驟4、融合后的數據進行基于多序貫概率比檢驗，判斷用戶是否發生跌倒。

進一步地，所述步驟1上肢力信號通過上肢力傳感器檢測。

進一步地，所述步驟1基于兩參數模型的系統辨識方法，得到所述導納控制模型的慣量M和阻尼系數C，并通過實驗測試，得到了與理論相符的速度響應曲線。

進一步地，所述步驟2下肢超聲波傳感器陣列檢測用戶行走時雙腿的運動狀態。

進一步地，所述步驟2檢測用戶行走時雙腿的運動狀態，以用戶雙腿在地面投影的中點作為一次運動的參考點，可得到雙腿在助行器X軸和Y軸方向的距離，從而可以計算出用戶坐標得到用戶的位移。

進一步地，所述下肢超聲波傳感器陣列檢測的工作方式包括趴臥式使用工作方式和手推式使用工作方式。

進一步地，所述下肢超聲波傳感器陣列檢測趴臥式使用工作方式時驅動前端的超聲波傳感器。

進一步地，所述下肢超聲波傳感器陣列檢測手推式使用工作方式時驅動后端的超聲波傳感器。