跌倒分类设备和装置的制作方法

本发明涉及一种跌倒分类设备、一种跌倒分类装置、用于操作跌倒分类设备和跌倒分类装置的对应方法以及一种计算机程序。

背景技术：

1、us2020/0163590a1公开了一种跌倒检测方法、设备和系统，用于检测目标对象是否在检测区域中跌倒。该跌倒检测方法包括：接收检测区域中发射器传输的wifi信号并且从wifi信号中提取csi数据，对csi数据进行预处理以获得待识别csi数据，以及通过深度神经网络处理待识别csi数据以确定目标对象是否在检测区域中跌倒。

技术实现思路

1、提高跌倒事件类型跌倒检测的分类准确性将是有益的。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种跌倒分类设备。该跌倒分类设备包括接收器单元，该接收器单元被配置为从一个或多个外部无线发射器接收无线射频通信信号。无线发射器中的每一个与接收器单元一起限定用于感测多个主体活动度量的相应感测体积。主体活动度量指示位于相应感测体积内的一个或多个主体的相应主体活动。

3、跌倒分类设备还包括信号质量确定单元，该信号质量确定单元连接到接收器单元并且被配置为确定并提供相应的信号质量值序列。该序列包括在不同时间点获得的信号质量值。信号质量值指示接收的无线通信信号的信号强度(例如接收的信号强度指示符(rssi))，或者指示外部无线发射器中相应的一个与接收单元之间的无线通信链路的信道状态(例如信道状态指示符(csi))，或指示与主体活动相关的任何其他合适的信号质量度量。

4、另外，跌倒分类设备包括主体活动数据确定单元，其被配置为使用所提供的信号质量值序列确定并提供指示感测体积内主体的至少两个主体活动度量的相应主体活动数据。

5、跌倒分类设备进一步包括跌倒事件检测单元，该跌倒事件检测单元其连接到数据确定单元并且被配置为：接收主体活动数据，并且基于至少一个主体活动度量的主体活动数据的时间变化确定感测体积内主体的跌倒事件是否已经发生并提供指示其的跌倒事件信号。

6、跌倒分类设备还包括跌倒事件类型分类单元，该跌倒事件类型分类单元连接到跌倒事件检测单元和主体活动数据确定单元，并且被配置为：在接收到跌倒事件信号时使用预定算法、利用在跌倒事件确定之前的第一时间跨度期间和在跌倒事件确定之后的第二时间跨度期间确定的至少两个主体活动度量的主体活动数据，从可检测的跌倒类型的预定集合中确定跌倒类型；并且提供指示其的跌倒类型信号。

7、因此，接收器单元被配置为从一个或多个外部无线发射器接收无线射频通信信号。在无线发射器中的每一个与接收单元之间建立通信链路。在接收单元处接收信号，其信号强度取决于无线发射器提供无线通信信号的传输功率以及无线发射器相对于发射体单元的位置。信号质量确定单元因此被配置为确定与无线发射器相关联的相应信号质量值序列。给定序列的信号质量值指示所接收的无线射频信号的无线电信号强度指示符(rssi)，或者指示无线发射器与接收器单元之间的无线通信链路的信道状态指示器(csi)，或者指示关联到无线射频通信信号或关联到与给定主体活动相关的无线通信链路的任何其他合适的信号质量度量，或者换言之指示从对可受感测体积内主体的活动影响的无线通信链路或无线通信信号的分析中可获得的任何值。

8、因此，跌倒分类设备有利地被配置为使用关联到外部无线发射器中的相应的一个的信号质量值序列来确定至少两个不同的主体活动度量的主体活动数据。对应的主体活动度量的主体活动数据是从信号质量值序列推断出的那些值，数字值或布尔值、向量、或者任何其他合适类型的值。

9、跌倒事件检测单元有利地被配置为：确定感测体积内主体的跌倒事件是否已经发生，并且提供指示其的跌倒事件信号。跌倒事件的确定基于主体活动度量中至少一个的主体活动数据的时间变化。

10、跌倒事件信号被提供给跌倒事件类型分类单元，该跌倒事件类型分类单元被配置为从跌倒的类型的预定集合中确定跌倒的类型。这是通过分析在确定跌倒事件之前的第一时间跨度期间和在确定跌倒事件之后的第二时间跨度期间确定的至少两个主体活动度量的主体活动数据来执行的。在确定跌倒事件之前和之后获得的至少两个不同的主体活动度量的主体活动数据的组合使用有助于提高跌倒事件类型的确定的准确性。

11、下面，将描述本发明的第一方面的跌倒分类设备的实施例。

12、在实施例中，可以由跌倒分类设备感测的主体活动度量包括指示在感测体积内主体的存在或移动的主体活动度量，诸如例如位置或位置坐标或位置变化、距离、位移、方位特性、与主体的移动(例如方位/位置变化)相关联的特性、线速度或旋转速度、线性加速度或旋转加速度、运动方向或角度、方位角、旋转、路径、诸如收缩或膨胀之类的变形或转变等等。另外或可替换地，主体活动度量指示主体的姿势，包括例如：步态、步态周期、步行速率；头、手、口、胸、眼或其他身体部位等的运动。另外或可替换地，主体活动度量指示主体的生命体征，并且包括例如心率、呼吸率、心率或呼吸率的间隔或变异性、潮气量、呼吸深度、吸气时间、呼气时间、吸气时间与呼气时间的比率。

13、示例性地，可以通过确定指示主体的小平衡问题的主体活动数据来评估人的跌倒风险，其中异常行为被认为是大多数跌倒事件的先行指标。例如，与人的通常基线相比，步行速度的变异性是跌倒的先行指标。类似地，人从坐姿变为站姿且反之亦然的速度与可能的跌倒事件相关。

14、在实施例中，跌倒事件类型分类单元被配置为通过使用指示人在疑似(接近)跌倒事件之后的移动速度的主体活动数据来确定跌倒的类型。在跌倒之后，被怀疑的是，该人(尤其是老年人)以较不清晰的方向和较慢的速度移动，因为该人迷失了方向。

15、在实施例中，可检测的跌倒类型的预定集合包括可以在例如跌倒方向(例如向前跌倒、向后跌倒、侧向跌倒、当场跌倒等)、跌倒速度(快速跌倒、缓慢跌倒等)或医疗紧迫性(无、低、中、高等)方面彼此区分的跌倒事件。跌倒的可检测类型取决于确定的主体活动度量。例如，使用指示生命信号的主体活动度量来最佳地评估给定跌倒的医疗紧迫性。此外，给定主体活动度量的准确性确定取决于例如用于无线射频通信信号的传输的频带。例如，当使用诸如60ghz wi-fi之类的高带宽技术时，呼吸检测是更准确的，并且也可以在主体正在移动的同时执行，而不仅仅在主体处于静态姿态时执行。

16、可以通过跌倒分类设备的实施例确定的跌倒的相关类型的非详尽清单包括：

17、a)绊倒：这是从步行姿态到地面的快速跌倒。

18、b)在坐入椅子和离开椅子(静态椅子或轮椅)时的跌倒。因此，这是从坐姿到地面的快速跌倒。

19、c)软跌倒：人设法抓住家具以(在某种程度上)减缓到地板的跌倒。

20、d)脑卒中跌倒：从站姿首先到单膝跪地并且随后倒地的缓慢跌倒。

21、e)从地板上捡东西的跌倒：当主体(典型地老年人)试图从地板上捡东西并且没有能力再次站起来并最终缓慢跌倒到地面时发生的非常长时间(长达两分钟)的跌倒。

22、取决于已经识别的跌倒的类型，跌倒类型信号可以优选地经由通信网络被提供给例如医疗或护理机构，以便确定是否需要援助、需要什么种类的援助并向已跌倒的人提供所确定的援助。在实施例中，跌倒分类设备被有利地配置为：使用跌倒类型信号确定已跌倒的人是否需要援助，例如医疗援助；并且向医疗或护理机构提供指示其的援助需求信号。

23、可替换实施例被配置为从由上文列出的跌倒类型中的任意两个或更多个的组合形成的可能的可识别跌倒类型的组合中确定跌倒类型。

24、在实施例中，接收器单元被配置为接收处于不同频带中且根据不同无线通信协议的无线射频通信信号，不同的无需通信协议包括但不限于zigbee、蓝牙、低功耗蓝牙、wi-fi、lora等。

25、在特定实施例中，跌倒事件检测单元包括存储单元，该存储单元包括将相应主体活动度量的主体活动数据的预定时间变化与跌倒事件的预期发生相关联的跌倒数据。在该实施例中，跌倒事件检测单元被配置为使用所存储的跌倒数据来确定跌倒事件是否已经发生。

26、在另一实施例中，跌倒事件类型分类单元另外或可替换地包括存储单元，该存储单元包括将两个或更多个主体活动数据的时间变化的预定组合与相应的跌倒类型相关联的跌倒类型数据。在该实施例中，跌倒事件分类单元被配置为使用所存储的跌倒类型数据来确定跌倒的类型。

27、如果人在跌倒后的位置不允许足够的感测质量，跌倒事件的类型的确定可能受到影响。这可以归因于该人不再位于感测体积内、该人一旦在地板上就呈现出较小的射频感测目标、所确定的信号质量值在一定高度处是较不可靠的，例如由于房间中的多路径行为或者如果人在跌倒后被其他人包围的话。

28、在特定实施例中，跌倒事件检测单元被配置为在确定跌倒事件时向外部无线发射器提供传输调整请求，外部无线发射器因此操作为用于接收传输调整请求的无线收发器。这种提供例如通过无线网络从跌倒事件检测单元到外部无线收发器直接地完成，或者经由诸如集线器、桥接器、路由器或任何其他网络控制节点之类的路由设备间接地完成。传输调整请求指示针对外部无线发射器的、用于提供具有增加传输功率的无线通信信号的请求。这以更高分辨率实现了信号质量度量(例如rssi、csi)的值的确定，其反过来也实现了主体活动数据(例如位置、移动的方向、加速度、呼吸率、心率、姿势等)的确定的分辨率的增加。在需要或使用层间或室间感测的情况下，传输功率的增加也是有用的。

29、可替换地或另外，传输调整请求指示针对外部无线发射器用以改变用于传输无线通信信号的传输波束的请求。波束形状的适配或改变可以是例如波束的变窄或传输主方向的改变、或其组合。传输波束形状的适配允许例如通过使波束变窄对感测体积的限制，并且因此使得对由发射器以较窄的波束提供的无线通信信号的感测较不易于受到来自邻近感测体积的对象的干扰。例如，呼吸检测可能受吊扇的大幅运动的影响。

30、另外或可替换地，传输调整请求指示增加提供用于确定信号质量值的无线通信信号的外部无线发射器的数量的请求。这导致在已经发生跌倒事件的区域中为感测目的分配的无线发射器的数量的密集化，其反过来增加了信号质量值的确定的灵敏度。

31、另外或可替换地，传输调整请求指示从外部无线发射器的预定集合并且可选地还根据预定的无线通信协议接收无线通信信号的请求。这是有利的，因为它取决于跌倒事件已经发生的位置来实现感测拓扑结构的变化。例如，传输调整请求指示使用更靠近地面或地板的无线发射器的集合的请求。

32、在另一实施例中，跌倒事件检测单元另外或可替换地被配置为在确定跌倒事件时向接收器单元提供接收调整请求，该接收调整请求指示修改用于接收无线通信信号的接收体积的请求。接收体积指示在其中信号以所需信号质量(诸如rssi或csi)可接收的那个空间区域。因此，在该实施例中，另外或可替换地，在接收器单元处执行波束成形。

33、在可以包括上文公开的技术特征中任何一个的另一实施例中，主体活动数据确定单元被配置成是可使用至少高灵敏度等级和低灵敏度等级操作的以用于确定主体活动数据。在该特定实施例中，在确定跌倒事件时，跌倒事件检测单元被配置为向主体活动数据确定单元提供灵敏度增加请求信号。在该实施例中，主体活动数据确定单元在接收到灵敏度增加请求信号时被配置为：将灵敏度从低灵敏度等级增加到高灵敏度等级以用于在第二时间跨度期间确定主体活动数据。例如，在实施例中，主体活动数据确定单元被配置为使用所提供的信号质量值序列来确定并提供指示至少生命体征度量(诸如在具有不同灵敏度等级的感测体积内主体的呼吸或心率)的相应主体活动数据。在确定跌倒事件之后，主体活动数据确定单元被配置为将灵敏度等级从低灵敏度等级增加到高灵敏度等级，以确定主体活动值，即具有更高准确性的生命体征的值以更好地评估跌倒的类型，特别是考虑到医疗紧迫性。

34、在另一实施例中，跌倒事件检测单元另外或可替换地被配置为在确定跌倒事件时向主体活动数据确定单元提供度量附加请求信号，该度量附加请求信号指示确定附加主体活动度量的主体活动数据的请求，并且其中跌倒事件类型确定单元被配置为另外使用附加的主体参数的主体参数值确定跌倒的类型。活动数据确定单元有利地被配置为确定关于至少三个主体活动度量的主体活动数据。在示例性实施例中，附加的主体活动度量例如是手势。

35、在又一实施例中，跌倒事件检测单元另外或可替换地被配置为确定指示在感测体积内主体的跌倒事件的持续时间的跌倒事件时间跨度并且提供指示其的跌倒持续时间信号，并且其中跌倒事件类型分类单元进一步被配置为进一步使用所提供的跌倒持续时间信号来确定跌倒的类型。该实施例在期望收集关于跌倒事件如何详细进展的进一步见解的场景中是特别有利的，而不是仅仅观察发生的前后并推断在实际跌倒事件的时刻发生了什么。例如，对跌倒事件的时间跨度进行分类(例如针对快速跌倒事件，小于1秒；针对缓慢跌倒，超过10秒)可以提供跌倒事件严重程度的背景，或者甚至可以有助于确定跌倒事件是有计划的还是意外的。跌倒的持续时间还可以包括多个跌倒片段中的每一个的持续时间，就像脑卒中跌倒的情况一样。因此，在实施例中，所确定的跌倒事件时间跨度指示跌倒片段中每一个的相应持续时间。

36、在又一实施例中，跌倒事件检测单元另外或可替换地被配置为：确定指示在感测体积内主体的跌倒事件的跌倒竖直距离、或跌倒结束高度、或最大跌倒速度的跌倒事件上下文；并且提供指示其的跌倒上下文信号。跌倒事件类型分类单元进一步被配置为另外使用所提供的跌倒上下文信号来确定跌倒的类型。该实施例在期望收集关于跌倒事件如何详细进展的进一步见解的场景中也是特别有利的，而不是仅仅观察发生前后并推断在实际跌倒事件的时刻发生了什么。主体活动数据确定单元例如被配置为确定并监测地板水平以上的呼吸/心脏运动的相对高度。因此，如果使用例如跌倒结束高度确定生命体征当前源自地面水平20cm以内，则这指示到地面的跌倒，因为人被感测为躺在地板上。如果呼吸运动的高度例如约为50-80cm，则其可以指示跪着的人(如上所述的脑卒中跌倒，作为跌倒类型d)。同样，对于识别到家具上的软跌倒而言，呼吸运动的高度是有用的。同样，指示跌倒竖直距离或最大速度跌倒的主体活动数据可以用于区分从椅子或床跌倒与从站姿跌倒。

37、在也可以包括上述技术特征中任一个的另一实施例中，跌倒事件检测单元另外或可替换地被配置为查明指示感测体积的当前上下文的上下文数据，并且进一步取决于感测体积的不同上下文与跌倒事件的预期发生或跌倒事件的类型之间的预定关联来确定和/或分类跌倒事件。除了由跌倒分类设备监测的主体活动度量之外，所述设备可以进一步依赖于可以增加事件确实是跌倒事件的可能性的其他上下文信息源。在实施例中，上下文数据由上下文数据确定单元确定。在另一实施例中，另外或可替换地，从外部上下文数据提供设备接收上下文数据。合适的上下文数据可以包括关于房间或区域类型的信息。更容易摔倒的区域或潮湿表面更可能是使人跌倒的位置。例如，浴室、厕所、厨房、机房、喷泉、配备有滑砖的室外区域、超市中堆放液体的岛等。另一种类型的上下文数据包括与在跌倒事件之前/期间该区域中发生的动作的类型有关的信息。这些可以进一步增加发生跌倒事件的可能性(淋浴前或淋浴后去浴室)，或者简单地使任何区域潜在地更危险(清洁工刚刚擦拭完某个区域)。又一种可查明的上下文数据由诸如一天中的时间(人在晚上去浴室时可能不太注意)、环境条件(光量、阴雨条件等)或干扰源的存在(宠物、孩子等)之类的基本信息形成。

38、在另一实施例中，跌倒事件检测单元进一步被配置为：查明指示感测体积的当前上下文的上下文数据，并且使用跌倒类型信号和上下文数据确定是否需要援助并提供指示其的援助需求信号。在实施例中，上下文数据由上下文数据确定单元确定。在另一实施例中，另外或可替换地，从外部上下文数据提供设备接收上下文数据。

39、在优选实施例中，上下文数据另外或可替换地包括指示当前存在于感测体积或其他特定体积中的人的数量的数据。如果例如在房子的同一房间或部分中存在多个人，跌倒分类设备被配置为假设如果人跌倒，则靠近跌倒者的另一个人将认识到跌倒并提供帮助，并且因此可以在预定境况下避免提供援助请求信号。该援助请求信号可以有利地被提供给用于更好地评估可能需要的援助的外部监测团队，诸如医疗或护理中心。更优选地，上下文数据还包括指示感测体积中人的睡眠状态或清醒状态的数据。在实施例中，每当其他人存在于感测体积中时，更优选地只有其他人清醒时，跌倒检测或援助请求信号的提供被禁用。

40、在另一实施例中，上下文数据另外或可替换地包括指示感测体积内的人的年龄的数据。在实施例中，使用与(例如通过无源wifi感测而监测的)步态速度和/或呼吸率相关的已查明信息来确定年龄或年龄范围。在实施例中，上下文数据可以另外或可替换地包括通过来自当前在感测体积内或靠近感测体积的人所携带的移动电话的地理围栏数据获得的用户数据。与rf感测相反，这典型地需要感测体积中的每个访客或人的主动选入步骤。

41、步态速度被认为是区分一个人是否超过65岁的最一致的年龄相关特性之一。在实施例中，可以是跌倒分类设备的内部单元、或外部设备、或不同于跌倒分类设备的外部设备的单元的上下文数据确定单元或主体活动数据确定单元被配置为：例如通过计算从第一位置或房间到达第二位置或房间所花费的时间，生成处于感测体积中的人的基本运动轨迹。使用与两个位置之间的预定义运动轨迹相关联的时间戳，上下文数据确定单元被配置为估计步行速度。可选地，上下文数据确定单元还可以确定或估计地板水平之上的物理呼吸/心脏运动的相对高度，并且从而推断访客的存在/年龄类别。另外，由于儿童具有明显更高的静息呼吸率(即使具有明显的年龄依赖性)，例如由主体活动数据确定单元或由任何其他rf感测系统确定的呼吸率也可以另外用于推断访客的年龄。

42、跌倒检测算法的阈值或是否需要(紧急)援助的确定可以根据除老年人之外的高活力人当前是否存在于同一房子或感测体积中来进行微调。

43、在实施例中，作为主体活动度量的步态和步行节奏优选地使用考虑到足够宽的感测视场(fov)而布置的、位于待监测人的前面和后面的第一无线收发器(发射器)和第二无线收发器(接收器)进行监测或确定。例如，尽管步态和步行节奏监测可以仅通过每秒发送例如30个wifi感测消息(无线射频通信信号)来完成，跌倒检测需要每秒更高数量(例如1500)的wifi感测消息。当使用无线发射器单个wifi感测对时，步态检测需要宽wifi感测fov以捕获大量步。另一方面，wifi跌倒检测只需要待监测人在任何给定时刻处于无线发射器的至少一个感测对的(甚至窄)fov内；因此，与步态检测不同，对于跌倒检测，恰好有利的是，当人从房间的一个子空间走到另一个子空间时频繁地改变用于跌倒检测任务的节点分配(即无线发射器对)。

44、在实施例中，主体活动数据的预定时间变化与跌倒事件的预期发生之间的关联基于房间中存在的人或甚至诸如大型狗之类的动物的活力进行调节。这实现了例如预定跌倒检测算法的阈值的实时调节或适配。该信息可以有利地用于分配哪些无线发射器执行rf感测，基于哪个通信链路获得重要的信号质量值序列。例如，如果房间中存在高活力的年轻人或大型狗，跌倒检测算法可以包括在通过提供例如援助需求信号报告跌倒已经发生之前的附加的验证步骤，并且如果跌倒已经发生，跌倒涉及老年人而不是从床上跳下的年轻访客。例如，如上所述，附加的步骤可以包括监测人在疑似跌倒之后是否在地板上躺了一段时间和/或在指示显著压力的跌倒之后呼吸率是否发生变化。如果年轻人与老年人存在于同一个房间中并且醒着，跌倒检测功能可能会被禁用，而如果有狗在场，跌倒检测功能可能始终保持活跃，因为狗对跌倒之后的老年人没有帮助。

45、可选地，用于确定跌倒的类型的改进算法还可以使用与主体的以m/s为单位的跌倒前移动速度有关的信息。比例如1.5m/s移动速度的通常速度更慢的速度指示老年人有平衡问题，其更有可能引起跌倒。平衡问题对于大多数跌倒类型而言是指示性的，显然绊倒事件除外。在实施例中，在疑似(接近)跌倒事件之后人的移动速度也被监测或确定。在跌倒之后，被怀疑的是，由于震惊和不适，老年人以较不明确的方向和较慢的速度运动，而孩子在他或她确实已跌倒在地时典型地将更快地重新站起来并继续他或她的运动。因此，这两个事件的运动统计是可区分的不同，允许跌倒分类设备改善跌倒检测。类似地，指示运动统计的主体活动度量也可以有利地用于区分虚假和真实跌倒事件，诸如例如人正在执行日常锻炼和老年人跌倒在地事件。

46、在有利地被配置为实现同时运动轨迹/步态检测/跌倒检测功能性的特定实施例中，外部无线发射器(例如，单个无线发射器)和第一无线接收器被放置在与主体躯干相同的平面中，而第二无线接收器位于天花板处。这允许第一感测对(即发射器和第一接收器)提供无线rf通信信号以用于监测或确定作为主体活动度量的躯干的加速度/减速度，并且允许第二感测对(即发射器和第二接收器)提供无线rf通信信号以用于利用宽感测fov监测或确定运动轨迹/步行步态，例如以基于运动静力学和速度区分年轻访客和老年人。

47、如介绍中所提及，一种重要的跌倒类型发生在老年人试图从地板上捡东西而没有力气再次站起来并最终缓慢跌倒在地时。类似地，另一种类型的跌倒涉及老年人在最终跌倒到地板之前感到头晕并弯腰到桌子或家具上以获得支撑。由于这些跌倒类型的进展非常缓慢(长达两分钟持续时间)，发明人认识到它们很难利用rf感测进行检测。例如，现有技术的rf感测系统可以利用呼吸运动的定位(即胸部相对于地板的高度)来推断人是站立还是躺在地板上。在现有技术系统的情况下，如果发生“从地板上捡东西”跌倒，系统可以正确定位呼吸发生在1m高度处，但基于此错误地断定1.2m高的孙子存在于房间中，并且因此决定停用跌倒检测。

48、为了利用本发明第一方面的跌倒分类设备更可靠地识别和分类“缓慢跌倒”类型，在一个实施例中，跌倒事件检测单元被配置为监测涉及信号质量值的确定的一个或多个无线外部发射器与示出呼吸运动的“块”(即人的胸腔)之间的距离/空间取向。在该实施例中，跌倒事件检测单元被配置为使用先前的运动/活动跟踪查明只有老人现在存于空间中；因此，当检测到低于预期高度(例如1m高度)的预定高度处的呼吸运动时，它断定老年人弯腰时间已经比给定时间跨度(例如1分钟)更长，并且以援助需求信号的形式发出警报。在相关的实施例中，取代定位呼吸胸部运动的是，采用从在60ghz频率范围中通信的无线发射器接收无线通信信号的跌倒分类装置的形式的60ghz rf感测系统，有利地被配置为扫描身体轮廓，以定位人相对于地板的最大高度。结合存在老年人的上下文感知，跌倒事件检测单元可以识别老年人的指示缓慢跌倒的异常体位。

49、诸如可以例如指示(老年)人在步行时拖着一条腿的步行度量之类的主体活动度量对于预测跌倒风险是有用的。在这种情况下，由于毫米波无线电波的高空间限制，特别是由于60ghz wifi的窄视场，使用基于毫米波的无源rf感测来提取步行度量是一项挑战。因此，虽然rf感测系统可以利用毫米波rf感测用于跌倒检测，它可以采用其他技术，比如基于2.4ghz的wifi感测，用于为确定目前是否存在与老年人在一起的高活力年轻人所需的步态检测。

50、可替换地，如果仅毫米波波rf感测必须也应用于步行速度/步态检测(例如由于wifi限制)，则沿步行路径的若干对无线发射器可以协作以确定在至少预定量的步行距离(例如5米)上的步行度量。

51、人可能正在沿着包含许多有能力的无线收发器的办公室走廊行走，这些无线收发器的无线通信信号可以用于确定信号质量并且因此用于rf感测。在这种情况下，当人沿着走廊行走时，首先改变无线发射器的感测视场和/或无线接收器的视场对于捕获步行度量是有利的。优选地，供应用于rf感测的无线通信信号的无线收发器对被选择，使得典型地细长的rf感测视场与人的当前空间行走方向对准。这确保了无线收发器的相同对能够更长时间地跟踪人的行走步伐，例如至少五步(在跌倒分类设备不得不将无线发射器重新分配给沿着走廊更远的无线收发器的第二发射器-接收器对之前)。在老年人家中的走廊或细长的房间的情况下，可能有利的是，利用安装在天花板处的无线发射器和位于更低高度水平处的无线接收器。发射器和接收器的这种特定空间组合创建了倾斜香蕉形式的rf感测体积。该感测体积确保可以在足够长的距离以上跟踪第一个人，以允许步态检测(即使在相同走廊中第二个人走在第一个人后面2m处)。特别地，如果具有倾斜香蕉的近似形状的这种感测体积被分配用于步态检测，发射器和接收器之间的每个通信链路相对较少数量的wifi消息(诸如每秒30条消息)典型地就足够了。另一方面，为了有效的wifi跌倒检测，需要大量的wifi消息，例如每秒1000-1500个wifi消息，并且利用从走廊相对侧面对彼此放置的无线收发器对是有利的。两个无线收发器之间的短距离以及它们关于运动轨迹的垂直取向使它们很好地适合于提供信号质量值适用于跌倒检测的无线通信信号。

52、在另一实施例中，上下文数据另外或可替换地指示存在于感测体积内或靠近感测体积的主体中的一个或多个的物理能力。上下文数据例如指示感觉功能障碍(比如一定程度的耳聋或失明)、或者行动障碍、或者任何可以影响该人在另一个主体已经在感测范围内跌倒的情况下请求医疗援助的能力的其他身体或感觉限制。如上所解释，在实施例中，如果跌倒分类设备使用上下文数据意识到当前清醒的另一成人靠近已经跌倒的人，则不提供援助请求信号。然而，在该优选实施例中，跌倒分类设备被配置为：如果该设备意识到靠近已经跌倒的人的其他人有听力障碍，发出援助请求信号。此外，作为示例，如果设备意识到另一个人在已经跌倒的人附近，但他或她由于行动障碍无法到达跌倒事件的位置检查跌倒的人，例如如果该人在房子的另一层跌倒，跌倒分类设备可以配置为发出援助请求信号。

53、根据本发明的第二方面，提供了一种跌倒分类装置。该跌倒分类装置包括根据本发明的第一方面的至少一个跌倒分类设备以及一个或多个无线发射器，其被配置为向该至少一个跌倒分类设备提供无线通信信号。

54、因此，本发明的跌倒分类装置共享第一方面的跌倒分类设备的优点。

55、在优选实施例中，至少一个跌倒分类设备和一个或多个无线发射器是无线通信网络的网络节点，特别是诸如照明装置之类的无线控制的电气装置的网络节点。在该特定实施例中，照明设备被无线控制，并且用于与其他网络节点通信的通信信号另外被用于信号质量值的确定。照明装置还可以包括不是照明设备的其他网络节点，诸如开关、传感器、插座等，但是它们也被配置为接收并提供由跌倒分类设备的接收单元接收的无线通信信号。跌倒分类设备的接收单元还可以从不属于相同无线通信网络的网络节点接收无线射频信号。

56、根据本发明的第三方面，提供了一种用于操作跌倒分类设备的方法。该方法包括：

57、-在接收器单元处接收来自一个或多个外部无线发射器的无线射频通信信号，这些外部无线发射器与接收器单元一起限定相应的感测体积，以用于感测指示位于感测体积内的一个或多个主体的相应主体活动的多个主体活动度量[存在性、运动、加速度、姿势、步态、呼吸率、心率]；

58、-确定并提供包括在不同时间点获得的信号质量值的相应信号质量值序列，该信号质量值指示接收的无线通信信号的信号强度，或者指示外部无线发射器中相应的一个与接收单元之间的无线通信链路的信道状态；

59、-使用所提供的信号质量值序列来确定并提供指示感测体积内主体的至少两个主体活动度量的相应主体活动数据；

60、-基于至少两个主体活动度量中的至少一个的时间变化，确定感测体积内主体的跌倒事件是否已经发生并且提供指示其的跌倒事件信号；以及

61、-在接收到跌倒事件信号时，使用预定算法、利用在跌倒事件确定之前的第一时间跨度期间和在跌倒事件确定之后的第二时间跨度期间确定的至少两个主体活动度量的主体活动值，从可检测的跌倒类型的预定集合中确定跌倒的类型，并提供指示其的跌倒类型信号。

62、第三方面的方法因此共享本发明的第一方面的跌倒分类设备的优点。

63、在特定实施例中，该方法进一步包括在确定跌倒事件时提供传输调整请求，其指示：

64、-针对外部无线发射器用以提供具有增加的传输功率的无线通信信号的请求；或

65、-增加提供用于信号质量值的确定的无线通信信号的外部无线发射器的数量的请求；或

66、-从外部无线发射器的预定集合接收无线通信信号的请求；或其任意组合。

67、在又一实施例中，该方法可替换地或另外包括在确定跌倒事件时提供度量附加请求信号的步骤，该度量附加请求信号指示确定附加主体参数的主体行为值的请求；以及另外使用附加主体参数的主体参数值来确定跌倒类型的步骤。

68、在另一实施例中，该方法另外或可替换地包括以下步骤：

69、-确定指示在感测体积内主体的跌倒事件的持续时间的跌倒事件时间跨度，并提供指示其的跌倒持续时间信号；

70、-进一步使用所提供的跌倒持续时间信号确定跌倒的类型。

71、根据本发明的第四方面，提供了一种用于操作跌倒分类装置的方法。该方法包括：

72、-提供无线通信信号；以及

73、-执行本发明第三方面的方法。

74、第四方面的该方法因此共享本发明第二方面的跌倒分类装置的优点。

75、本发明的第五方面由一种计算机程序提供，该计算机程序包括指令，所述指令在被由计算机执行时促使计算机实施权利要求12至14中任一项的方法。

76、本发明的第六方面由一种跌倒确定设备提供，该跌倒确定设备包括接收器单元，该接收器单元被配置为从一个或多个外部无线发射器接收无线射频通信信号，这些外部无线发射器与接收器单元一起限定相应的感测体积以用于感测位于感测体积内的一个或多个主体。跌倒确定设备还包括信号质量确定单元，其连接到接收器单元并且被配置为确定并提供包括在不同时间点获得的信号质量值的相应信号质量值序列，信号质量值指示所接收的无线通信信号的信号强度，或者指示外部无线发射器中的相应一个和接收器单元之间的无线通信链路的信道状态，或者指示与主体的跌倒运动相关的任何其他合适的信号质量度量。跌倒确定设备还包括跌倒事件检测单元，其连接到信号质量确定单元且被配置为从其接收信号质量值序列。跌倒事件确定单元进一步被配置为：查明指示感测体积的和/或位于感测体积内的主体的当前上下文的上下文数据，并且使用所接收的信号质量值序列和所查明的上下文数据来确定在感测体积中是否已经发生主体的跌倒。

77、本发明第六方面的跌倒确定设备通过如上所述使用指示感测体积的当前上下文的所查明的上下文数据来确定是否已经发生了跌倒事件，实现例如但不限于老年人护理中的跌倒检测、接近跌倒检测和跌倒风险检测系统中的假警报的减少，该上下文数据还可以包括指示感测体积中存在的主体的特性的上下文数据。跌倒确定设备被有利地配置为利用关于感测体积中主体的存在性和特定特性的上下文感知，以微调跌倒检测解决方案的操作。作为改进的跌倒确定操作的结果，当例如老年人被高体力活动的家庭成员或大型狗拜访或与之共享房子时，错误的跌倒检测触发被最小化。

78、在实施例中，跌倒事件确定单元被配置为基于例如步态速度和/或呼吸率查明指示主体的相应年龄范围的上下文数据。然后，取决于例如(除了老年人之外的)第二个高活力人是否目前存在于相同房屋中，根据上下文数据微调用于基于信号质量值序列确定跌倒事件的发生的阈值。

79、在优选实施例中，跌倒事件检测单元进一步被配置为确定跌倒的主体是否需要援助并提供指示其的援助需求信号。

80、跌倒事件检测单元优选地适于查明如上文所讨论的上下文数据的任意组合。

81、在优选实施例中，上下文数据包括指示当前存在于感测体积或其他特定体积中的人的数量的数据，并且还优选地指示任何身体功能障碍，例如人的感觉或行动障碍，如上文关于本发明的第一方面的跌倒分类设备所解释。如果多人存在例如于房子的同一房间或部分中，跌倒分类设备被配置为：假设如果一个人跌倒，则靠近已经跌倒的人的另一个人将识别跌倒并提供帮助，并且因此可以在预定境况下避免提供援助请求信号。该援助请求信号可以有利地被提供给诸如医疗或护理中心之类的外部监测团队，以用于更好地评估可能需要的援助。更优选地，上下文数据还包括指示感测体积中人的睡眠状态或清醒状态的数据。在实施例中，每当其他人存在于感测体积中时，更优选地仅当其他人清醒时，跌倒检测或援助请求信号的提供被禁用。

82、在另一实施例中，上下文数据还包括指示感测体积内的人的年龄的数据。在实施例中，使用与(例如如通过无源wifi感测来监测的)步态速度和/或呼吸率相关的已查明信息来确定年龄或年龄范围。在实施例中，上下文数据可以另外或可替换地包括通过来自当前在感测体积中或靠近感测体积的人所携带的移动电话的地理围栏数据获得的用户数据。与rf感测相反，这典型地需要感测体积中每个访客或人主动选入步骤。

83、步态速度被认为是区分一个人是否超过65岁的最一致的年龄相关特性之一。在实施例中，可以是跌倒确定设备的内部单元、或外部设备、或不同于跌倒确定设备的外部设备的单元的上下文数据确定单元被配置为：例如通过计算从第一位置或房间到达第二位置或房间所花费的时间，生成处于感测体积中的人的基本运动轨迹。使用与两个位置之间的预定义运动轨迹相关联的时间戳，上下文数据确定单元被配置为估计步行速度。可选地，上下文数据确定单元还可以确定或估计地板水平之上的物理呼吸/心脏运动的相对高度，并且从而推断访客的存在/年龄类别。另外，由于儿童具有明显更高的静息呼吸率(即使具有明显的年龄依赖性)，例如由主体活动数据确定单元或由任何其他rf感测系统确定的呼吸率也可以另外用于推断访客的年龄。

84、跌倒检测算法的阈值或是否需要(紧急)援助的确定可以根据除老年人之外的高活力人当前是否存在于同一房子或感测体积中来进行微调。

85、在实施例中，作为主体活动度量的步态和步行节奏优选地使用考虑到足够宽的感测视场(fov)而布置的、位于待监测人的前面和后面的第一无线收发器(发射器)和第二无线收发器(接收器)进行监测或确定。例如，尽管步态和步行节奏监测可以仅通过每秒发送例如30个wifi感测消息(无线射频通信信号)来完成，跌倒检测需要每秒更高数量(例如1500)的wifi感测消息。当使用无线发射器的单个wifi感测对时，步态检测需要宽wifi感测fov以捕获大量步。另一方面，wifi跌倒检测只需要待监测人在任何给定时刻处于无线发射器的至少一个感测对的(甚至窄)fov内；因此，与步态检测不同，对于跌倒检测，恰好有利的是，当人从房间的一个子空间走到另一个子空间时频繁地改变用于跌倒检测任务的节点分配(即无线发射器对)。在实施例中，信号质量数据的预定时间变化与跌倒事件的预期发生之间的关联基于房间中存在的人或甚至诸如大型狗之类的动物的活力进行调节。这实现了例如预定跌倒确定算法的阈值的实时调节或适配。该信息可以有利地用于分配哪些无线发射器执行rf感测，基于哪个通信链路获得重要的信号质量值序列。例如，如果房间中存在高活力的年轻人或大型狗，跌倒确定算法可以包括在通过提供例如援助需求信号报告跌倒已经发生之前的附加的验证步骤，并且如果跌倒已经发生，跌倒涉及老年人而不是从床上跳下的年轻访客。例如，如上所述，附加的步骤可以包括监测人在疑似跌倒之后是否在地板上躺了一段时间和/或在指示显著压力的跌倒之后呼吸率是否发生变化。如果年轻人与老年人存在于同一个房间中并且醒着，跌倒确定功能可能被禁用，而如果有狗在场，跌倒确定功能可能始终保持活跃，因为狗对跌倒之后的老年人没有帮助。

86、可选地，用于确定跌倒的发生的改进算法还可以使用与主体的以m/s为单位的跌倒前移动速度有关的信息。比例如1.5m/s移动速度的通常速度更慢的速度指示老年人有平衡问题，其更有可能引起跌倒。平衡问题对于大多数跌倒类型而言是指示性的，显然绊倒事件除外。在实施例中，在疑似(接近)跌倒事件之后人的移动速度也被监测或确定。在跌倒之后，被怀疑的是，由于震惊和不适，老年人以较不明确的方向和较慢的速度运动，而孩子在他或她确实已跌倒在地时典型地将更快地重新站起来并继续他或她的运动。因此，这两个事件的运动统计是可区分的不同，允许跌倒确定设备改善跌倒确定操作。类似地，指示运动统计的信号质量数据也可以有利地用于区分虚假和真实跌倒事件，诸如例如人正在执行日常锻炼和老年人跌倒在地事件。

87、在有利地被配置为实现同时运动轨迹/步态检测/跌倒检测功能性的特定实施例中，外部无线发射器(例如，单个无线发射器)和第一无线接收器被放置在与主体躯干相同的平面中，而第二无线接收器位于天花板处。这允许第一感测对(即发射器和第一接收器)提供无线rf通信信号以用于监测或确定躯干的加速度/减速度，并且第二感测对(即发射器和第二接收器)提供无线rf通信信号以用于利用宽感测fov监测或确定运动轨迹/步行步态，例如以基于运动静力学和速度区分年轻访客和老年人。

88、如介绍中所提及，一种重要的跌倒类型发生在老年人试图从地板上捡东西而没有力气再次站起来并最终缓慢跌倒在地时。类似地，另一种类型的跌倒涉及老年人在最终跌倒到地板之前感到头晕并弯腰到桌子或家具上以获得支撑。由于这些跌倒类型的进展非常缓慢(长达两分钟持续时间)，发明人认识到他们很难利用rf感测进行检测。例如，现有技术的rf感测系统可以利用呼吸运动的定位(即胸部相对于地板的高度)来推断人是站立还是躺在地板上。在现有技术系统的情况下，如果发生“从地板上捡东西”跌倒，系统可以正确定位呼吸发生在1m高度处，但基于此错误地断定1.2m高的孙子存在于房间中，并且因此决定停用跌倒检测。

89、为了利用本发明第六方面的跌倒确定设备更可靠地识别“缓慢跌倒”类型，在一个实施例中，跌倒事件检测单元被配置为监测涉及信号质量值的确定的一个或多个无线外部发射器与示出呼吸运动的“块”(即人的胸腔)之间的距离/空间取向。在该实施例中，跌倒事件检测单元被配置为使用先前的运动/活动跟踪查明只有老人现在存在于空间中；因此，当检测到低于预期高度(例如1m高度)的预定高度处的呼吸运动时，它断定老年人弯腰时间已经比给定时间跨度(例如1分钟)更长，并且以援助需求信号的形式发出警报。在相关的实施例中，取代定位呼吸胸部运动的是，采用从在60ghz频率范围中通信的无线发射器接收无线通信信号的跌倒确定装置的形式的60ghz rf感测系统，有利地被配置为扫描身体轮廓，以定位人相对于地板的最大高度。结合存在老年人的上下文感知，跌倒事件检测单元可以识别老年人的指示缓慢跌倒的异常体位。

90、可从信号质量数据推断的、诸如可以例如指示(老年)人在步行时抱着一条腿的步行度量之类的主体活动度量对于预测跌倒风险是有用的。在这种情况下，由于毫米波无线电波的高空间限制，特别是由于60ghz wifi的窄视场，使用基于毫米波的无源rf感测来提取步行度量是一项挑战。因此，虽然rf感测系统可以利用毫米波rf感测用于跌倒检测，它可以采用其他技术，比如基于2.4ghz的wifi感测，用于为确定目前是否存在与老年人在一起的高活力年轻人所需的步态检测。

91、可替换地，如果仅毫米波波rf感测必须也应用于步行速度/步态检测(例如由于wifi限制)，则沿步行路径的若干对无线发射器可以协作以确定在至少预定量的步行距离(例如5米)上的步行度量。

92、人可能正在沿着包含许多有能力的无线收发器的办公室走廊行走，这些无线收发器的无线通信信号可以用于确定信号质量并且因此用于rf感测。在这种情况下，当人沿着走廊行走时，首先改变无线发射器的感测视场和/或无线接收器的视场对于捕获步行度量是有利的。优选地，供应用于rf感测的无线通信信号的无线收发器对被选择，使得典型地细长的rf感测视场与人的当前空间行走方向对准。这确保了无线收发器的相同对能够更长时间地跟踪人的行走步伐，例如至少五步(在跌倒分类设备不得不将无线发射器重新分配给沿着走廊更远的无线收发器的第二发射器-接收器对之前)。在老年人家中的走廊或细长的房间的情况下，可能有利的是，利用安装在天花板处的无线发射器和位于更低高度水平处的无线接收器。发射器和接收器的这种特定空间组合创建了倾斜香蕉形式的rf感测体积。该感测体积确保可以在足够长的距离以上跟踪第一个人，以允许步态检测(即使在相同走廊中第二个人在第一个人后面2m行走)。特别地，如果具有倾斜香蕉的近似形状的这种感测体积被分配用于步态检测，发射器和接收器之间的每个通信链路相对较少数量的wifi消息(诸如每秒30条消息)典型地就足够了。另一方面，为了有效的wifi跌倒确定，需要大量的wifi消息，例如每秒1000-1500个wifi消息，并且利用从走廊相对侧面对彼此放置的无线收发器对是有利的。两个无线收发器之间的短距离以及它们关于运动轨迹的垂直取向使它们很好地适合于提供信号质量值适用于跌倒检测的无线通信信号。此外，第六方面的跌倒确定设备的不同实施例包括第一方面的跌倒分类设备的任何合适的特征或元件。

93、例如，在实施例中，跌倒确定设备包括：主体活动数据确定单元，其被配置为使用所提供的信号质量值序列来确定并提供指示感测体积内主体的至少一个主体活动度量的相应主体活动数据，并且跌倒事件检测单元被配置为使用所接收的主体活动数据和所查明的上下文数据来确定感测体积内主体的跌倒是否已经发生。

94、在另一实施例中，跌倒确定设备还包括跌倒事件类型分类单元，其连接到跌倒事件检测单元且连接到主体活动数据确定单元并且被配置为：在确定跌倒事件的发生时，例如在指示其的跌倒事件信号的接收之后，使用预定算法、利用主体活动数据从可检测的跌倒类型的预定集合中确定跌倒的类型。优选地，为了增加跌倒类型选择的准确性，使用在确定跌倒事件之前的第一时间跨度期间和在确定跌倒事件之后的第二时间跨度期间确定的至少两个主体活动度量的主体活动数据来执行确定，并且提供指示其的跌倒类型信号。

95、在另一实施例中，跌倒事件检测单元包括存储单元，该存储单元包括将相应主体活动度量的信号质量值序列的预定时间变化与跌倒事件的预期发生相关联，并且其中跌倒事件检测单元被配置为使用所存储的跌倒数据来确定跌倒事件是否已经发生。

96、如在第一方面的跌倒分类设备的情况下，在第六方面的跌倒确定设备的实施例中，跌倒事件检测单元被配置为：在确定跌倒事件时，向外部无线发射器提供传输调整请求，其指示：

97、-针对外部无线发射器的、用于提供具有增加的传输功率的无线通信信号和/或修改用于传输无线通信信号的传输波束的请求；或

98、-增加提供用于信号质量值的确定的无线通信信号的外部无线发射器的数量的请求；或

99、-从外部无线发射器的预定的集合接收无线通信信号的请求；或其任意组合。

100、本发明第六方面的跌倒确定设备有利地被配置为跌倒分类装置的一部分，该跌倒分类装置包括至少一个跌倒确定设备和一个或多个无线发射器，无线发射器被配置为向至少一个跌倒确定设备提供无线通信信号。特别地，无线发射器优选地是无线可控的照明装置的网络节点。

101、本发明的第七方面由用于操作跌倒确定设备的方法形成。该方法包括以下步骤：

102、-接收无线射频通信信号，特别地从一个或多个外部无线发射器接收无线射频通信信号，所述外部无线发射器与跌倒确定设备的接收器单元一起限定相应的感测体积以用于感测位于感测体积内的一个或多个主体；

103、-确定并提供包括在不同时间点获得的信号质量值的相应信号质量值序列，该信号质量值指示接收的无线通信信号的信号强度，或者指示外部无线发射器中相应的一个与跌倒确定设备的接收单元之间的无线通信链路的信道状态，或者指示与主体的跌倒运动相关的任何其他合适的信号质量度量；

104、-查明指示感测体积的和/或位于感测体积内的主体的当前上下文的上下文数据；以及

105、-使用所接收的信号质量值序列和所查明的上下文数据来确定感测体积中主体的跌倒是否已经发生。

106、此外，本发明针对一种计算机程序，其包括指令，该指令在被计算机执行时促使计算机实施根据第七方面的用于控制跌倒确定设备的操作的方法。

107、应当理解，权利要求1的跌倒分类设备、权利要求10的跌倒分类装置、权利要求11的用于操作跌倒分类设备的方法、权利要求14的用于操作跌倒分类装置的方法和权利要求15的计算机程序以及跌倒确定设备、跌倒确定装置、用于控制跌倒确定装置的操作的方法和对应的计算机程序，具有相似和/或相同的优选实施例，特别地如在从属权利要求中所限定。

108、应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求或上述实施例与相应独立权利要求的任意组合。

109、参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将从中显现并被阐明。