跌倒检测装置以及跌倒检测方法与流程

1.本发明涉及跌倒检测装置及跌倒检测方法，尤其涉及减少误检测的跌倒检测装置及跌倒检测方法。


背景技术：

2.对于老年人群以及行动不便人群等而言，因突然跌倒而引发疾病或危险的可能性很高。为了使看护者在以上人群发生跌倒时能够及时发现并施以救治，已知使用了跌倒检测装置。现有的跌倒检测装置一般被佩戴在用户身上，收集人体的加速度数据，并检测所收集的加速度数据中的冲击，通过冲击来判断是否发生了跌倒。上述冲击在有跌倒发生时是在用户碰触地面时产生。
3.但是，上述冲击也可能因用户的剧烈运动、发生的冲撞等其它事情而产生。因此，仅仅通过加速度数据中的冲击的检测并不能肯定地识别跌倒的产生。现有技术中有同时利用由三轴加速度数据得到的合加速度以及气压数据来识别跌倒的情况，但是如图5a～图5d所示，在跌倒检测装置被取下时，其合加速度图以及气压图与跌倒发生时的曲线是类似的，也就是说，基于合加速度的数据和气压的数据，有可能将跌倒检测装置被取下的情况误识别为发生了跌倒，从而发生跌倒检测的误判。
4.另外，一些跌倒检测装置中有基于朝向的改变来验证跌倒的发生的情况，例如检测冲击中是否伴有跌倒检测装置的朝向的改变(例如竖立姿势向横卧姿势的变动)。但是，跌倒检测装置通常只在使用时才垂直佩戴在用户的脖子或躯干上，当不使用时会被摘下并置于桌上等。因此检测朝向的改变也不能完全排除跌倒检测装置被取下的情况。
5.由于跌倒检测装置被取下的情况经常发生，由此导致的误检测的情况也较多，跌倒检测装置的可靠性降低，给看护者带来额外的负担。因此期望有一种跌倒检测装置，其可以识别自身被取下的情况。


技术实现要素：

6.本发明为了解决上述技术问题，提出一种减少误检测的跌倒检测装置及跌倒检测方法。
7.一技术方案涉及一种跌倒检测装置，具备：三轴加速度传感器，采集三轴加速度数据；以及检测部，检测被检测对象是否发生冲击，该跌倒检测装置特征在于，还具有对与地面垂直的方向上的y轴加速度值进行连续监测的误检测防止部，针对已检测到的所述冲击，若所述y轴加速度值在取下判定期间内出现小于第一阈值的情况，则所述误检测防止部判断为所述跌倒检测装置从所述被检测对象上被取下，所述取下判定期间处于所述冲击发生时间之前，且与所述冲击发生时间存在规定时间间隔。
8.另一技术方案涉及一种跌倒检测方法，包括：采集三轴加速度数据的步骤、以及检测被检测对象是否发生冲击的步骤，其特征在于，还包括误检测防止步骤，在所述误检测防止步骤中，对与地面垂直的方向上的y轴加速度值进行连续监测，针对已检测到的所述冲
击，若所述y轴加速度值在取下判定期间内出现小于第一阈值的情况，则判断为跌倒检测装置从所述被检测对象上被取下，所述取下判定期间处于所述冲击发生时间之前，且与所述冲击发生时间存在规定时间间隔。
9.技术效果
10.通过本发明的跌倒检测装置以及跌倒检测方法，能够防止因跌倒检测装置被取下而引起的误检测，提高了检测精度，减轻了看护者的负担。
附图说明
11.图1是本实施方式涉及的跌倒检测装置的示意图。
12.图2是表示本实施方式涉及的跌倒检测方法的流程图。
13.图3是本实施方式中的基于y轴加速度值来判断是否存在跌倒检测装置被取下的情况的说明图。
14.图4a、图4b分别表示发生跌倒时和跌倒检测装置被取下时的y轴加速度图。
15.图5a～图5d是比较例中的基于三轴加速度值和气压值来进行跌倒检测的情况下的、跌倒时和跌倒检测装置被取下时的对比图。
具体实施方式
16.如前面已经叙述过的那样，在有跌倒发生时当用户碰触地面时会产生冲击，但是冲击也可能因用户的剧烈运动、发生的冲撞等其它事情而产生。并且，在用户将跌倒检测装置(以下为了说明简便，有时称为“设备”)从自身取下并放置在桌面等支撑物上时，也会产生冲击。若是能够将各种原因所产生的冲击加以区分，并排除由跌倒以外的原因引起的冲击，则能够提高跌倒检测的可靠性。
17.图4a、图4b分别示出了发生跌倒时和设备被取下时的y轴加速度图。在图4a所示的发生跌倒时，在表示跌倒这一动作的冲击之前，y轴加速度的值比较平稳。但是，在图4b所示的设备被取下时，在表示设备被放置于支撑物这一动作的冲击之前，y轴加速度有一个因上拉设备而产生的较大变化，其原因在于，通常设备仅受到重力的作用，因此y轴加速度为1个重力加速度(1g)左右，但是在上拉设备时由于受到向上方向的牵引力，因此y轴加速度变小，成为0.15g以下。
18.本实施方式中，利用了两种情况下y轴加速度的变化规律，可以识别冲击是否是由设备被取下而引起的，因此能够减少跌倒检测装置的误检测。
19.以下，参照附图，对实施方式的跌倒监测装置和跌倒监测方法进行说明。在以下的实施方式中，作为跌倒监测装置的一个例子，说明了其示意性的构成，但实施方式并不限定于此。
20.图1是本实施方式涉及的跌倒检测装置的示意图。跌倒检测装置100主要包括加速度传感器101、处理电路102、通信模块103和扬声器104。
21.另外，跌倒检测装置100可以外设有固定部，所述固定部例如为竖型夹子或挂脖式挂绳，通过使用固定部可以将跌倒检测装置以与地面垂直的方式固定于被检测对象(例如人体)。
22.加速度传感器101是对作为三轴加速度的x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度进行
测定的传感器。以下，以与地面垂直时的方向作为y方向，以与地面平行的平面中的任一方向作为x方向、以与x方向和y方向分别正交的方向作为z方向进行说明，所述x轴加速度、y轴加速度、z轴加速度分别表示x方向、y方向、z方向上的加速度。本实施方式中，设y轴方向为重力方向，y轴加速度采用重力加速度(g)进行标定，在各附图中以1g＝512进行表示。但这只是一例，也可以将x轴方向或z轴方向设为重力方向。
23.处理电路102是对跌倒检测装置100中的各种处理进行控制的电子设备(例如处理器)，在本实施方式中其可以执行冲击检测功能和误检测防止功能，冲击检测功能和误检测防止功能例如以能够由计算机执行的程序的方式记录于处理电路102内置的存储电路中，处理电路102通过读出并执行各程序而实现读出的各程序所对应的功能。
24.本实施方式中，将处理电路102所实现的冲击检测功能和误检测防止功能作为冲击检测部1021和误检测防止部1022进行说明。
25.冲击检测部1021接收来自加速度传感器的三轴加速度数据，并基于三轴加速度数据生成对x轴、y轴、z轴的合加速度进行表示的、如图3中的上方的图所示的合加速度数据，之后在合加速度数据中检测是否存在超过事先定义的冲击阈值(第二阈值)的值，若存在大于冲击阈值的值，则检测为发生了冲击，并将与所述冲击有关的信息向误检测防止部1022发送，若没有大于冲击阈值的值，则继续检测。本实施方式中，将冲击阈值设为3.5g，但冲击阈值也可以是1.84g～5.9g中的任意值，其中g为重力加速度。
26.误检测防止部1022对与地面垂直的方向(y方向)上的y轴加速度值进行连续监测，并且检测是否有来自于冲击检测部1021的冲击检出信息，在收到来自冲击检测部1021的冲击检出信息时，针对已检测到的所述冲击，判断在取下判定期间内是否存在小于事先定义的取下阈值(第一阈值)的值，若存在小于取下阈值的值，则判断为所述跌倒检测装置被从被检测对象上取下。所述取下判定期间处于冲击发生时间之前，且与所述冲击发生时间存在规定时间间隔，所述规定时间间隔可以是固定的时间间隔，也可以是固定的样本量所对应的时间间隔。本实施方式中，将所述取下阈值设为0.05g，但取下阈值也可以是-0.2g～+0.15g中的任意值，其中g为重力加速度。
27.通信模块103具有网络数据通信和电话通信等功能，可以与远端的控制中心进行数据的交换。在跌倒发生时，通信模块103将这一情况的报告向远端的控制中心发送。
28.扬声器104可以在检测到用户跌倒时发出警报。
29.下面参照图2来说明本实施方式涉及的跌倒检测方法的流程图。
30.在跌倒检测装置启动后，首先在步骤s101中采集三轴加速度数据。所采集的三轴加速度数据被用于合加速度图和y轴加速度图的生成。所述合加速度图及y轴加速度图的生成只要在被使用之前完成既可，既可以在步骤s101中进行，也可以在步骤s102中进行，因此在图2中省略了图示。
31.接着，在步骤s102中利用所生成的合加速度图，基于事先定义的冲击阈值来判断是否发生了冲击，在判断为没有发生冲击的情况下返回到步骤s101，继续三轴加速度数据的采集。在判断为发生了冲击时，前进到步骤s103。
32.接着，在步骤s103中判断跌倒检测装置是否从被检测对象上被取下，在判断为被取下的情况下，返回到步骤s101，继续三轴加速度数据的采集。在判断为没有被取下的情况下，前进至步骤s104。
33.关于步骤s102和步骤s103，后面一边参照图3一边说明。
34.接着，在步骤s104中，基于其他指标，来进行跌倒判断，所述其他指标例如为气压值、朝向、以及是否处于静止状态等。所述其他指标可以为一个，也可以为多个，在利用了多个其他指标时，按照多个其他指标的每一个，逐一进行跌倒判断。在s105中判断上述其他指标是否都满足跌倒的判断标准，在有任何一项不满足跌倒的判断标准时，返回到步骤s101，当所有指标都满足跌倒的判断标准时，前进至步骤106，此时判断为跌倒并发出警报。
35.上述s101、s104、s105、s106的步骤与现有技术相同，因此省略详细说明。以下仅详细说明不同的步骤。
36.图3是本实施方式中的基于y轴加速度值来判断是否存在跌倒检测装置被取下的情况的说明图。图3对应于步骤s102～s103，下面，一边参照图3一边进行说明。图3的图例如是以50hz的采样频率采样了6秒的数据而得到的。
37.如图3所示，在基于来自加速度传感器101的三轴加速度数据而生成合加速度数据之后，利用冲击检测部1021检测合加速度数据中是否存在超过事先定义的冲击阈值(参照图3的上方图示中的横向虚线，本实施方式中为3.5g)的值。在检测到超过冲击阈值的合加速度值后，判断为在该时间发生了冲击，并将该时间作为冲击发生时间。图3中用字符s表示冲击发生时间。
38.之后，误检测防止部103在y轴加速度数据中判断在取下动作的判定期间、即取下判定期间t2中是否存在小于取下阈值(参照图3的下方图示中的横向虚线，本实施方式中为0.05g)的值。该取下判定期间t2处于冲击发生时间s之前，且与冲击发生时间s之间隔开了事先确定的规定间隔时间t1，所述规定间隔时间t1是为了将冲击发生之前的数据不稳定的期间排除而设定的，该规定间隔时间t1可以是固定的时间间隔，也可以是固定的样本量所对应的时间间隔。上述取下判定期间t2和规定间隔时间t1是根据实际需要而设定的，作为一例，在本实施方式中，规定间隔时间t1为15个样本量所对应的间隔时间，取下判定期间t2为冲击发生时间s之前的第15个～第70个样本量所对应的期间，换言之是冲击发生时间s之前的0.3～1.7秒的期间。
39.本实施方式中，利用合加速度来判断冲击的发生，并利用y轴加速度来判断所发生的冲击是否是跌倒检测装置被取下而引起的冲击。由此，若冲击是由跌倒检测装置被取下而引起的冲击，则将该冲击排除，不进行后续的跌倒检测的判断，从而能够减少误检测的发生，提高跌倒检测装置的可靠性。
40.(比较例)
41.作为比较例的一例，图5a～图5d中示出了在相同条件下、利用合加速度值和气压值进行跌倒检测的情况。图5a表示发生跌倒时的合加速度图，图5b表示跌倒检测装置被取下时的合加速度图，图5c表示发生跌倒时的气压图，图5d表示跌倒检测装置被取下时的气压图。通过比较图5a和图5b、以及图5c和图5d可知，在相同条件下，合加速度值和气压值在两种情况下难以区分，从而不能将跌倒检测装置被取下这一动作从整个跌倒检测中排除，导致误检测的发生。
42.与此相对，本实施方式中，利用合加速度来判断冲击的发生，并利用y轴加速度来判断所发生的冲击是否是由跌倒检测装置被取下而引起的冲击，由此，在冲击是由跌倒检测装置被取下而引起的情况下，能够将该冲击从跌倒检测中排除。
43.根据研究人员的实验结果，与比较例的情况相比，通过采用本实施方式的跌倒检测装置，能够防止约95％的跌倒检测装置被取下时的误报。从而跌倒检测装置的可靠性得到提高。
44.以上，说明了本发明的具体实施方式，但该实施方式是作为例子提出的，无意限定发明的范围。实施方式中的各构成要素能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。