向足部的一面。所述壓力采集模塊10包括兩個(gè)壓敏電阻102，分別設(shè)置于鞋墊101的前腳掌中部與后腳跟中部。壓敏電阻102器是一種具有瞬態(tài)電壓抑制功能的元件，當(dāng)電路中壓力增大時(shí)，其電阻值減小，多用于電路浪涌和瞬變防護(hù)電路。所述壓力采集模塊10包括還包括分壓器，用于測量所述壓敏電阻102器的阻值變化，以獲取壓敏電阻102器的壓力值與電壓之間的關(guān)系。作為示例，所述壓敏電阻102器的壓力值信息為模擬電壓信息。
[0044]所述基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊20由一個(gè)基于微處理器的電路板組成，包含一個(gè)低功率、高性能的8位AVR微處理器、外圍元件(電阻、電容等)和電源。采用具有10位分辨率的多個(gè)ADC輸入通道，將壓敏電阻102器產(chǎn)生的模擬電壓信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息。所述微處理器的時(shí)鐘頻率為8MHz。所有電路的工作電壓為5V，由LM78L05分壓器和一個(gè)7.4V鋰電池提供。由于該基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊20非常簡潔輕便，因此，在本實(shí)施例中，所述基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊20可以容易地集成于鞋子上，并通過線路與壓力采集鞋墊101模塊連接。
[0045]所述無線通信模塊30包括無線電發(fā)射器及接收器，所述無線電發(fā)射器與所述基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊20相連，所述接收器與所述后臺40相連。
[0046]以往鞋內(nèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有兩種主要的轉(zhuǎn)換方法:一種是在快閃隨機(jī)存器中重組原始信息并在步態(tài)測試后利用并行端口下載到PC中進(jìn)行深入研究；另一種方法是將數(shù)據(jù)通過RS232串行端口直接傳輸出去。以上兩種方法均具有低傳輸誤差，使得研究結(jié)果可靠。但上述兩種方法均有一定的局限性:第一，不能實(shí)時(shí)地監(jiān)測并將腳底的壓力反饋給患者;第二，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與機(jī)間的有線連接使得其在寬敞空間中的步態(tài)測試較為困難。
[0047]在本實(shí)施例中，由于數(shù)字信息量小，可以采用高采樣率的無線傳輸方式。因此，本實(shí)施例選取低功耗的無線電通信模塊。無線電發(fā)射器和接收器分別與基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊20和后臺40相連。通信模塊的前向糾錯(cuò)處理實(shí)現(xiàn)了低誤差率，使得整個(gè)傳輸機(jī)制可靠。
[0048]通過基于壓力傳感器的步態(tài)識別和跌倒判斷的硬件裝置得到的壓力數(shù)據(jù)無法直接用于判斷跌倒，需要進(jìn)一步的分析處理。數(shù)據(jù)通過無線通信模塊30傳到后臺40主機(jī)之后，后臺40主機(jī)判斷是否跌倒實(shí)際上是模式識別的二分類問題。支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均可用于模式識別，但與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，支持向量機(jī)具有更堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，可以有效地解決有限樣本條件下的高維數(shù)據(jù)模型構(gòu)建問題，并具有泛化能力強(qiáng)、收斂到全局最優(yōu)、維數(shù)不敏感等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過后臺40基于支持向量機(jī)的跌倒檢測方法，實(shí)時(shí)地分析步態(tài)信息，判定是否跌倒。因此，在本實(shí)施例中，所述后臺40采用基于支持向量機(jī)的跌倒檢測方法，以實(shí)時(shí)地分析步態(tài)信息，并判定用戶是否跌倒。
[0049]作為示例，所述后臺40還連接有警報(bào)裝置。所述警報(bào)裝置可以采用多種方式發(fā)出警報(bào)，包括如警報(bào)鈴聲，警報(bào)閃光，警報(bào)信息等。
[0050]如上所述，本發(fā)明提供一種基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，所述判斷裝置包括:壓力采集模塊10、基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊20、無線通信模塊30及后臺40，其中:所述壓力采集模塊10用于監(jiān)測足底的壓力值信息；所述基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊20用于對壓力采集模塊10的壓力值信息進(jìn)行處理，獲得的壓力數(shù)據(jù)信息；所述無線通信模塊30用于將經(jīng)過基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊20獲得的壓力數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)地?zé)o線傳輸?shù)胶笈_40 ;所述后臺40用于依據(jù)所述壓力數(shù)據(jù)信息判斷用戶是否跌倒。本發(fā)明將主要的模塊設(shè)置于用戶的鞋墊101上，克服了用于忘記穿戴的缺點(diǎn)。并且，通過檢測并分析研究腳底壓力在正常行走和跌倒?fàn)顟B(tài)下的變化，可以實(shí)現(xiàn)跌倒事件的實(shí)時(shí)檢測，在此基礎(chǔ)上，提出基于支持向量機(jī)的步態(tài)跌倒識別方法。本發(fā)明的判斷裝置的判別具有較高的可靠性和準(zhǔn)確性，而且結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0051]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，其特征在于，所述判斷裝置包括: 壓力采集模塊、基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊、無線通信模塊及后臺，其中: 所述壓力采集模塊用于監(jiān)測足底的壓力值信息； 所述基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊用于對壓力采集模塊的壓力值信息進(jìn)行處理，獲得的壓力數(shù)據(jù)信息； 所述無線通信模塊用于將經(jīng)過基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊獲得的壓力數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)地?zé)o線傳輸?shù)胶笈_； 所述后臺用于依據(jù)所述壓力數(shù)據(jù)信息判斷用戶是否跌倒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，其特征在于:所述壓力采集模塊設(shè)置于鞋墊朝向足部的一面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，其特征在于:所述壓力采集模塊包括兩個(gè)壓敏電阻，分別設(shè)置于鞋墊的前腳掌中部與后腳跟中部。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，其特征在于:所述壓力采集模塊包括還包括分壓器，用于測量所述壓敏電阻器的阻值變化，以獲取壓敏電阻器的壓力值與電壓之間的關(guān)系。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，其特征在于:所述壓力值信息為模擬電壓信息。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，其特征在于:所述基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊集成于鞋子上，并通過線路于所述壓力采集模塊連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，其特征在于:所述基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊包括微處理器、外圍元件、以及電源。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，其特征在于:所述無線通信模塊包括無線電發(fā)射器及接收器，所述無線電發(fā)射器與所述基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊相連，所述接收器與所述后臺相連。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，其特征在于:所述后臺采用基于支持向量機(jī)的跌倒檢測方法，以實(shí)時(shí)地分析步態(tài)信息，并判定用戶是否跌倒。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，其特征在于:所述后臺還連接有警報(bào)裝置。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于微動(dòng)傳感的步態(tài)識別和跌倒判斷裝置，所述判斷裝置包括：壓力采集模塊，用于監(jiān)測足底的壓力值信息；基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊，用于對壓力采集模塊的壓力值信息進(jìn)行處理，獲得的壓力數(shù)據(jù)信息；無線通信模塊，用于將經(jīng)過基于微處理器的數(shù)據(jù)處理模塊獲得的壓力數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)地?zé)o線傳輸?shù)胶笈_；后臺，用于依據(jù)所述壓力數(shù)據(jù)信息判斷用戶是否跌倒。本發(fā)明將主要的模塊設(shè)置于用戶的鞋墊上，克服了用于忘記穿戴的缺點(diǎn)。通過檢測并分析研究腳底壓力在正常行走和跌倒?fàn)顟B(tài)下的變化，可以實(shí)現(xiàn)跌倒事件的實(shí)時(shí)檢測，在此基礎(chǔ)上，提出基于支持向量機(jī)的步態(tài)跌倒識別方法。本發(fā)明的判斷裝置具有較高的可靠性和準(zhǔn)確性，結(jié)構(gòu)簡單，容易制造。
【IPC分類】A61B5/11
【公開號】CN105520736
【申請?zhí)枴緾N201410522193
【發(fā)明人】陸美珠
【申請人】上海寬帶技術(shù)及應(yīng)用工程研究中心, 上海孝通天地信息科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2014年9月30日