專利名稱：跌落檢測報警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)檢測報警方法，特別涉及ー種跌落檢測報警方法。
背景技術(shù)：
在人的生活中，跌倒是ー個非常危險的情況，特別是對于特殊人群，如老人、小孩、 患有某些特定疾病的人群。而跌倒的原因有很多，如因活動不便導(dǎo)致的絆倒，因某些疾病導(dǎo)致的摔倒等。如果此類的跌倒沒有得到及時的處理與救護(hù)，后果往往比較嚴(yán)重。跌落檢測裝置通過檢測佩戴裝置的人體在運(yùn)動時三個方向的加速度值，來實(shí)現(xiàn)對人體跌倒的檢測， 并及時通過附帶的通信模塊上報，達(dá)到人體跌倒早期檢測上報的目的。本發(fā)明還使用到加速度傳感器，其是ー種能夠測量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個常量，比如g，也可以是變量。加速度計有兩種一種是角加速度計，是由陀螺儀(角速度傳感器)的改進(jìn)的。另ー種就是線加速度計。有鑒于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員針對上述問題，提供了ー種跌落檢測報警方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種跌落檢測報警方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的困難，通過檢測佩戴裝置的人體在運(yùn)動時三個方向的加速度值，來實(shí)現(xiàn)對人體跌倒的檢測，并及時通過附帯的通信模塊上報，達(dá)到人體跌倒早期檢測上報的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供ー種跌落檢測報警方法，包括以下步驟(1)系統(tǒng)初始化，采用加速度傳感器收集X，Y，Z三軸加速度數(shù)據(jù)，以此刻的三軸加速度數(shù)據(jù)設(shè)定跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)；(2)繼續(xù)收集X，Y，Z三軸加速度數(shù)據(jù)；(3)判斷是否有至少ー軸的加速度閥值在-256至-2560之間，若是，則返回步驟 (2)，若否，則執(zhí)行步驟(4)；(4)判斷跌落撞擊是否發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟(6)，若否，則執(zhí)行步驟(5)；(5)更新跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)，返回步驟O)；(6)以此刻的三軸加速度數(shù)據(jù)設(shè)定或更新跌落后姿態(tài)數(shù)據(jù)；(7)判斷跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)與跌落后姿態(tài)數(shù)據(jù)是否一致，若是，則返回步驟0)，若否，則執(zhí)行步驟⑶；(8)發(fā)出跌落警告，返回步驟O)。優(yōu)選地，所述步驟C3)返回步驟O)的過程中還包括以下步驟(31)確認(rèn)跌落發(fā)生，等待撞擊出現(xiàn)；(32)判斷撞擊是否發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟(33)，若否，則執(zhí)行步驟(34)；(33)確認(rèn)跌落撞擊發(fā)生，返回步驟O)；
(34)判斷等待撞擊是否超吋，若是，返回步驟O)，若否，則執(zhí)行步驟(32)。優(yōu)選地，所述步驟(3 中的判斷撞擊是否發(fā)生的依據(jù)是撞擊前后至少ー軸的加速度閥值變化幅度大于等于1536。優(yōu)選地，所述步驟O)中收集X，Y，Z三軸加速度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集頻率為125Hz。優(yōu)選地，所述步驟(8)包括啟動帶有超時的聲光報警提示。優(yōu)選地，當(dāng)超時時間內(nèi)未能得到處理吋，主動聯(lián)系后臺服務(wù)器或事先設(shè)定的呼叫號碼。優(yōu)選地，采用GPS定位，并發(fā)送GPS定位信息到后臺服務(wù)器或事先設(shè)定的呼叫號碼。由于采用了上述技木，本發(fā)明通過檢測佩戴裝置的人體在運(yùn)動時三個方向的加速度值，來實(shí)現(xiàn)對人體跌倒的檢測，并及時通過附帶的通信模塊上報，達(dá)到人體跌倒早期檢測上報的目的。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)ー步說明本申請。


圖1為本發(fā)明的跌落檢測報警方法的流程圖。圖2為跌落發(fā)生全過程的加速度曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面通過圖1和2來介紹本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明的ー種跌落檢測報警方法，包括以下步驟(1)系統(tǒng)初始化，采用加速度傳感器收集X，Y，Z三軸加速度數(shù)據(jù)，以此刻的三軸加速度數(shù)據(jù)設(shè)定跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)；(2)繼續(xù)收集X，Y，Z三軸加速度數(shù)據(jù)；(3)判斷是否有至少ー軸的加速度閥值在-256至-2560之間，若是，則返回步驟 (2)，若否，則執(zhí)行步驟(4)；(4)判斷跌落撞擊是否發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟(6)，若否，則執(zhí)行步驟(5)；(5)更新跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)，返回步驟O)；(6)以此刻的三軸加速度數(shù)據(jù)設(shè)定或更新跌落后姿態(tài)數(shù)據(jù)；(7)判斷跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)與跌落后姿態(tài)數(shù)據(jù)是否一致，若是，則返回步驟0)，若否，則執(zhí)行步驟⑶；(8)發(fā)出跌落警告，返回步驟(2)。優(yōu)選地，所述步驟C3)返回步驟O)的過程中還包括以下步驟(31)確認(rèn)跌落發(fā)生，等待撞擊出現(xiàn)；(32)判斷撞擊是否發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟(33)，若否，則執(zhí)行步驟(34)；(33)確認(rèn)跌落撞擊發(fā)生，返回步驟O)；(34)判斷等待撞擊是否超吋，若是，返回步驟O)，若否，則執(zhí)行步驟(32)。優(yōu)選地，所述步驟(3 中的判斷撞擊是否發(fā)生的依據(jù)是撞擊前后至少ー軸的加速度閥值變化幅度大于等于1536。優(yōu)選地，所述步驟O)中收集X，Y，Z三軸加速度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集頻率為125Hz。優(yōu)選地，所述步驟(8)包括啟動帶有超時的聲光報警提示。優(yōu)選地，當(dāng)超時時間內(nèi)未能得到處理吋，主動聯(lián)系后臺服務(wù)器或事先設(shè)定的呼叫號碼。本發(fā)明中的系統(tǒng)需求分析跌落檢測實(shí)時收集加速度knsor的加速度數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)跌落狀況，通過特定算法檢測并確認(rèn)跌落發(fā)生。聲光報警當(dāng)?shù)錉顩r確認(rèn)發(fā)生后，系統(tǒng)應(yīng)該向外界發(fā)出聲光報警提示。無線上報跌落狀況一旦發(fā)生，系統(tǒng)需要通過無線方式(GPRS，GSM)向后臺服務(wù)器報告警告信息與位置信息，并提供即時聯(lián)系的手段(Call)。位置告知實(shí)施跌落報警信息上報時，需要同時提供發(fā)生跌落的位置信息。本發(fā)明中的硬件選型與架構(gòu)設(shè)計根據(jù)跌落檢測裝置的設(shè)計需求，檢測裝置整體設(shè)計結(jié)構(gòu)如下圖所示。其主體為低功耗的Freescale的MC9S08QG4，Sirf的GPS芯片以及MTK的MT6223DGSM芯片，通過加速度sensor采集實(shí)時的加速度數(shù)據(jù)，經(jīng)過MC9S08QG4分析處理后，再通過GSM芯片向后臺發(fā)出警告，警告信息會包含GPS采集到的GPS定位信息。同吋，在IXD與Speaker上發(fā)出聲光提示，提醒裝置持有人或附近人群做處理。如后臺需要與GSM通信模塊聯(lián)系，可以通過Mic 與Speaker可以實(shí)現(xiàn)通話功能。軟件是實(shí)現(xiàn)整體功能的關(guān)鍵。在跌落檢測裝置中，MT6223D的GSM芯片中的基本軟件已經(jīng)整合了 IXD，Speaker, Mic, Keypad的管理，因此本裝置的軟件主要分為四部分。GSM模塊中GSM部分協(xié)議軟件在出廠時已有預(yù)置，在這里所做的主要是管理與 McujGPS之間的通訊，及時響應(yīng)Mcu的跌落報警，啟動并接受GPS信息，管理周邊模塊，上報信息等。其主要流程如下跌落檢測模塊跌落檢測模塊是本裝置的核心部分，主要包括加速度傳感器的數(shù)據(jù)采集，跌落算法的分析等。跌落檢測數(shù)據(jù)采集跌落檢測的基礎(chǔ)在于數(shù)據(jù)的收集，這里所使用的加速度傳感器是Freescale公司的MMA7361L。MMA7361L提供了 X，Y，Z三軸加速度檢測，并有1. 5g，6g兩個量程的選擇?？紤]到本裝置主要檢測的是人體的跌落狀況，因此1. 5g為較合適的量程。數(shù)據(jù)采集頻率是另外ー個重點(diǎn)，頻率過低會丟失數(shù)據(jù)，導(dǎo)致不能及時檢測跌落。本裝置中設(shè)定為125Hz。跌落算法分析人體的跌倒會發(fā)生在多種情況下，如行走中，上下樓過程中，登高或上下床，失去意識自由跌落，從事特定工作等。但是這些跌倒往往有ー些共同的特征。在將人體跌落發(fā)生前與發(fā)生后的姿態(tài)做分析與對比后發(fā)現(xiàn)，通常情況下，人體在跌倒前都是出于站立姿態(tài)，而跌落后往往處于躺倒或斜靠狀態(tài)，并且跌落后處于躺倒?fàn)顟B(tài)時的后果往往嚴(yán)重于其它狀態(tài)。因此，在分析跌落過程中，跌落前后的姿態(tài)變化非常值得重點(diǎn)關(guān)注。跌落檢測的另外一點(diǎn)關(guān)鍵在于對跌落發(fā)生時的加速度曲線進(jìn)行合理分析，從中分解出跌落發(fā)生時的加速度變化特點(diǎn)，并以盡可能接近真實(shí)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬捕捉，達(dá)到提高跌落檢測率，降低誤報率的目標(biāo)。如圖2所示，是一幅典型的跌落發(fā)生全過程的加速度曲線圖。其中，狀態(tài)A，E代表人體正處于站立姿態(tài)；狀態(tài)B代表人體正處于跌落狀態(tài)；狀態(tài) C代表跌落結(jié)束后的撞擊；狀態(tài)D代表人體正處于躺倒?fàn)顟B(tài)。從上圖分析可得知當(dāng)人體處于站立姿態(tài)時，因為跌落檢測設(shè)備在人體身上佩戴位置的關(guān)系，三軸的加速度總是不相同，但是基本上符合一定規(guī)律，如總有ー根軸因方向因素與重力方向近似垂直。當(dāng)人體處于跌落吋，三軸的加速度同時受到重力影響，唯一的差異在于因方向的不同，所受的重力分力大小不一。跌落結(jié)束時出現(xiàn)的撞擊情況，往往會導(dǎo)致三軸中某一軸出現(xiàn)一次加速度變化的峰值。當(dāng)人體處于躺倒?fàn)顟B(tài)時，三軸的加速度值與站立姿態(tài)時有明顯不同。上述的幾點(diǎn)要素，構(gòu)成了整個跌落算法的主體，可以對大多數(shù)的跌落情況作出判斷。當(dāng)然，各個狀態(tài)之間的時間間隔以及各個狀態(tài)的加速度閥值都需要做反復(fù)的測試后才能得出一個相對合理的設(shè)定。如跌落前的狀態(tài)A，當(dāng)人體處于不同的運(yùn)動狀態(tài)時，其曲線變化是較為復(fù)雜的，如何設(shè)定合理的范圍使其能與真正的跌落區(qū)別出來，是需要反復(fù)測試與驗證的。其中關(guān)鍵閥值為A、D、E穩(wěn)定狀態(tài)的判定推薦加速度變化閥值應(yīng)限定在512之內(nèi)；B狀態(tài)的判定推薦加速度閥值設(shè)定為-256至-2560之間；C狀態(tài)的判定推薦撞擊前后加速度閥值變化幅度設(shè)定為1536 ；經(jīng)測試，在上述推薦設(shè)定閥值下，輔以合理的佩戴位置，跌落的檢出率基本可以達(dá)到85%以上；GPS 模塊GPS模塊相對整個系統(tǒng)而言較為簡単，其主要流程在于等待GSM模塊下達(dá)的定位命令，并將定位信息上報至GSM模塊。周邊模塊周邊模塊包括外接在GSM模塊上的附加組件，包括LCD，Keypad, Speaker, Mic等。 其中Led，Speaker主要負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)鋱缶l(fā)生吋，啟動ー個帶有超時的聲光報警提示，如果在超時時間內(nèi)未能得到處理吋，主動聯(lián)系后臺服務(wù)器或事先設(shè)定的呼叫號碼。Keyl^ad，Mic 主要用于提供呼叫功能，操作功能。 根據(jù)上述方案設(shè)計的跌落檢測裝置，在我們的驗證方案中評價良好，下面是截取的部分實(shí)驗結(jié)果的表格。人體實(shí)體測試每個對象測試測試5次，得到該對象在該參數(shù)下的上報率。
權(quán)利要求
1.ー種跌落檢測報警方法，其特征在于包括以下步驟(1)系統(tǒng)初始化，采用加速度傳感器收集χ，γ，ζ三軸加速度數(shù)據(jù)，以此刻的三軸加速度數(shù)據(jù)設(shè)定跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)；(2)繼續(xù)收集X，Y，Z三軸加速度數(shù)據(jù)；(3)判斷是否有至少ー軸的加速度閥值在-256至-2560之間，若是，則返回步驟O)， 若否，則執(zhí)行步驟(4)；(4)判斷跌落撞擊是否發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟(6)，若否，則執(zhí)行步驟(5)；(5)更新跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)，返回步驟O)；(6)以此刻的三軸加速度數(shù)據(jù)設(shè)定或更新跌落后姿態(tài)數(shù)據(jù)；(7)判斷跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)與跌落后姿態(tài)數(shù)據(jù)是否一致，若是，則返回步驟O)，若否，則執(zhí)行步驟⑶；(8)發(fā)出跌落警告，返回步驟O)。
2.如權(quán)利要求1所述的跌落檢測報警方法，其特征在于所述步驟(3)返回步驟(2)的過程中還包括以下步驟(31)確認(rèn)跌落發(fā)生，等待撞擊出現(xiàn)；(32)判斷撞擊是否發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟(33)，若否，則執(zhí)行步驟(34)；(33)確認(rèn)跌落撞擊發(fā)生，返回步驟O)；(34)判斷等待撞擊是否超吋，若是，返回步驟O)，若否，則執(zhí)行步驟(32)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的跌落檢測報警方法，其特征在于所述步驟(32)中的判斷撞擊是否發(fā)生的依據(jù)是撞擊前后至少ー軸的加速度閥值變化幅度大于等于1536。
4.如權(quán)利要求1所述的跌落檢測報警方法，其特征在于所述步驟O)中收集X，Y，Z 三軸加速度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集頻率為125Hz。
5.如權(quán)利要求1所述的跌落檢測報警方法，其特征在于所述步驟(8)包括啟動帶有超時的聲光報警提示。
6.如權(quán)利要求5所述的跌落檢測報警方法，其特征在于當(dāng)超時時間內(nèi)未能得到處理吋，主動聯(lián)系后臺服務(wù)器或事先設(shè)定的呼叫號碼。
7.如權(quán)利要求6所述的跌落檢測報警方法，其特征在于采用GPS定位，并發(fā)送GPS定位信息到后臺服務(wù)器或事先設(shè)定的呼叫號碼。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種跌落檢測報警方法，包括以下步驟(1)系統(tǒng)初始化，采用加速度傳感器收集X，Y，Z三軸加速度數(shù)據(jù)，以此刻的三軸加速度數(shù)據(jù)設(shè)定跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)；(2)繼續(xù)收集X，Y，Z三軸加速度數(shù)據(jù)；(3)判斷是否有至少一軸的加速度閥值在-256至-2560之間，若是，則返回步驟(2)，若否，則執(zhí)行步驟(4)；(4)判斷跌落撞擊是否發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟(6)，若否，則執(zhí)行步驟(5)；(5)更新跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)，返回步驟(2)；(6)以此刻的三軸加速度數(shù)據(jù)設(shè)定或更新跌落后姿態(tài)數(shù)據(jù)；(7)判斷跌落前姿態(tài)數(shù)據(jù)與跌落后姿態(tài)數(shù)據(jù)是否一致，若是，則返回步驟(2)，若否，則執(zhí)行步驟(8)；(8)發(fā)出跌落警告，返回步驟(2)。
文檔編號G08B21/02GK102542724SQ20111041923
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者劉冬 申請人:上海移為通信技術(shù)有限公司