一种基于双传感器的人体跌倒检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于人体跌倒检测技术领域，尤其涉及一种成本低效率高的检测装置。
【背景技术】
[0002]由于我国人口众多，我国跌倒引发的疾病所带来负担世界最重，目前有老年人1.3亿，每年至少有2000万人发生跌倒。对于居住在养老院或者是医院里的老年人，跌倒和伤害性跌倒的发生率则会更高。由于老年人身体机理的原因，老年人跌倒后的后果是十分严重，跌倒是老年人首位伤害死因。
[0003]随着微机械微电子行业的发展，近年来研究者陆续提出一些基于三轴加速度传感器的便携式跌倒检测装置，但要达到好的识别效果，往往需要两个以上的加速度传感器，携带非常不方便。还有一些方法是在加速度传感器基础上用陀螺仪检测佩戴者的姿态，因为陀螺仪的功耗相对加速度传感器大得多，所以待机时间成为制约使用的难题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提高跌倒检测的准确性，特别是对一些目前的检测方法较难正确识别的行为、动作提供一种便携式的人体跌倒检测装置。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种基于双传感器的人体跌倒检测装置，该装置包括壳体及安装于壳体内部的人体跌倒检测电路，应用原理见图1，装置佩戴方式如图2，装置内部结构电路系统见图3，其特征在于:包括微处理器(101)及与微处理器(101)连接的传感器模块I (102)、传感器模块II (103)、GPS模块(104)、GPRS模块(105)，以及为上述设备供电的电源模块(106);其中，所述传感器模块I (102)为用于检测佩戴者状态的三轴加速度传感器模块，该模块负责采集佩戴者3个轴向的加速度数据；所述传感器模块11(103)为用于检测佩戴者状态的微型气压传感器模块，该模块负责采集佩戴者所处的环境气压数据。
[0006]微处理器(101)获取来自传感器模块I (102)、传感器模块II (103)的加速度数据和环境气压数据，并根据环境气压数据换算出海拔高度数据，通过三轴加速度数据计算合加速度(SMV)及人体倾角(Θ)，结合海拔高度数据对佩戴者是否跌倒做出综合判断，在判定佩戴者跌倒后发出报警信息。
[0007]与微处理器(101)连接的GPS定位模块(104)，用于获取佩戴者的位置信息。
[0008]微处理器(101)经过综合阈值判断确认跌倒时刻，启动GPS模块(104)和GPRS模块(105)，将报警信息与佩戴者的位置信息通过GPRS模块(105)传送至监护人的手持终端或监控中心设备，否则GPS模块(104)和GPRS模块(105)处于休眠状态，此举可以有效降低能耗，延长待机时间。
[0009]上述跌倒检测装置，其特征是:所述传感器模块I (102)为三轴加速度传感器模块；
[0010]上述跌倒检测装置，其特征是:所述传感器模块II (103)为微型气压传感器模块；
[0011]上述跌倒检测装置，其特征是:GPRS模块(105)是一种实现GPRS (分组交换)通信的调制解调的设务；
[0012]上述跌倒检测装置，其特征是:合加速度计算；
[0013]SMVi= sqrt (x ^+y^+z/)
[0014]X1, Yl, ^分别代表i时刻三轴加速度传感器沿三个轴向的加速度值，其中X、y的方向代表佩戴者初始状态即正常站立时左右向和前后向，z的方向为佩戴者初始状态即正常站立时的重力方向，初始状态时Xl、近零，z i接近I。合加速度是进行跌倒检测分析的基础数据。
[0015]上述跌倒检测装置，其特征是:倾角计算；
[0016]人体倾斜后的倾角用三轴重力加速度传感器z轴与重力方向的夹角表示，可以通过z轴的加速度Zi的数值与合加速度值来计算倾角Θ，其表达式为:
[0017]倾角Θ =Bcos(Z1ZSMV1);倾角是进行跌倒检测分析的基础数据。
[0018]跌倒判断步骤，采用合加速度SMV的不同时间段的3种阈值、倾角阈值及海拔高度变化阈值共5种阈值的综合阈值判断方式确定是否发出跌倒报警信号，实际应用时各种阈值应根据佩戴者具体情况略做调整。
[0019]当以某一时刻为基准点的关于SMV的3种阈值及倾角阈值、海拔高度阈值满足设定条件，则认为符合综合阈值判定条件，该时刻SMV峰值为真，微处理器输出报警值“ I ”，否则不做输出；微处理器输出报警值“ I ”时，启动GPS模块及GPRS模块，将报警信息和位置信息一并传至指定的手机或监控终端，在没有微处理器指令的情况下，GPS模块与GPRS模块处于休眠状态。
[0020]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0021](I)结构简单，所选部件体积小，方便使用者随身佩戴。
[0022](2)所选部件功耗低，GPS模块及GPRS模块只在微处理器判定有跌倒发生时才启动工作，系统待机时间长；
[0023](3)综合三轴加速度传感器及气压传感器的数据，采用5种阈值的综合判定方法，显著提高系统的识别率，特别是对传统基于加速度传感器的一些识别方法无法正确识别的行为，如快速坐下、上床躺下、行走过程中跳跃或突然停止、跌倒时靠着墙慢慢以坐姿倒下、上下楼梯等复杂行为也达到较好的识别效果。
【附图说明】
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[0024]图1是跌倒检测装置应用框架图
[0025]图2是跌倒检测装置佩戴示意图；
[0026]图3是跌倒检测装置结构示意图；
【具体实施方式】
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[0027]本实用新型提供一种基于双传感器的人体跌倒检测装置。
[0028]本实用新型提供的人体跌倒检测装置包括微处理器(101)及与微处理器(101)连接的传感器模块I (102)、传感器模块II (103)、GPS模块(104)、GPRS模块(105)，以及为上述设备供电的电源模块(106);其中，传感器模块I (102)、传感器模块11(103)负责对被测对象的加速度和所处气压进行实时检测；微处理器(101)负责对来自传感器模块的数据进行分析计算，并采用综合阈值的方法做联合判断(详见
[0034]-
[0040]段“人体跌倒检测方案”)，在判定存在跌倒时启动GPS模块(104)和GPRS模块(105) ;GPS模块(104)负责输出被测者跌倒发生时的位置信息；GPRS模块(105)负责按照微处理器(101)的指令输出报警信息和位置信息，通过公用网络将上述信息传输至个人终端或监控中心；电源模块(106)负责上述模块的供电，电源模块(106)选用可以反复充电的锂电池。
[0029]本实用新型提供的人体跌倒检测装置佩戴在人体腹部，见图2 ;
[0030]综合考虑算法实现的复杂度及系统中加速度传感器采集需要A/D转换器，GPS模块和GPRS无