智能跌倒监护装置及其处理方法_3

文档序号:9586045阅读:来源:国知局
戴检测单元201对比压力数据P1,P1,……,PN,如果人体没有佩戴 或佩戴松紧不符合要求,比如太过于松动或佩戴部位不准确等,压力传感器的各数据就会 有较大差值,如果正确佩戴,压力数据的值基本上应该满足Pl=P2=……=PN=P,其中 P为正确佩戴在腰部时的松紧度压力值。需要说明的是,压力传感器是矩阵式分布在腰带上 的,个数为N=L/D,其中,L为用户的腰围信息(根据用户录入的基本信息获取),D是矩阵 式分布的压力传感器的间距。如果信号采集模块21采集的压力数据满足Pl=P2 =…… =PN=P,则可W判定用户佩戴的松紧度和佩戴位置正确,则将佩戴状态标识WARE_FLAG设 置为TRUE,否则设置为FALSE。 W65] 优选地,用户启动装置后,信号采集模块21同时不断采集S轴加速度数据AX、AY、AZ。装置佩戴检测单元201可同时根据=轴加速度数据检测装置佩戴方位是否正确。由于, 正常情况下人体直立时,正确的佩戴方式应该仅有一根轴(即人体躯干直立方向的轴)加 速度值为g(即重力加速度),而其他两根轴加速度值为0。假设Y轴代表人体站立时候的 躯干方向,则装置佩戴检测单元201判断采集的AX、AY、AZ是否满足AY=g且AX=AZ= 0,如果满足,则判定用户佩戴方向正确,设置佩戴状态标识WARE_FLAG=TRUE,否则设置为 FALSEo
[0066] 优选地,信号采集模块21还包括溫度传感器。其中,由于溫度传感器本身具有方 向性(朝向人体侧和朝向外侧),本实施例的溫度传感器设置为两个,一个的方向设置为朝 向人体的一侧,用于采集人体溫度,另一个的方向设置为朝向空气的一侧,用于采集环境溫 度,两个溫度传感器设置好方向后,集成于图1所示的集成忍片4上进行溫度采集。装置启 动后,信号采集模块21不断采集装置贴近人体一侧的溫度数据Tl和装置暴露于空气中一 侧的溫度数据T2,如果人体没有佩戴装置,则基本应满足Tl=T2 (允许有一定范围误差,如 Tl与T2的差接近于设定的阀值如0. 5° ),如果佩戴装置的情况下,两侧的溫差即Tl和T2 应该有一定的幅值(如大于设定的阀值0.5° )。装置佩戴检测单元201根据采集的溫度 数据,比较Tl和T2的溫差值,即可判定装置是否佩戴。如果佩戴,则设定佩戴状态标识为 TRUE,否则设置为FALSE。
[0067] 优选地,信号采集模块21还可包括人体生物电传感器。装置启动后,信号采集模 块21不断采集人体生物电传感器输出的人体生物电信号,根据人体生物电信号是否为高 电平,判断人体是否佩戴了装置。如果人体生物电信号为高电平,则设置佩戴状态标识为 TRUE,否则设置为FALSE。
[0068] 在实际应用中,装置佩戴检测单元201可W只根据W上的压力数据、=轴加速度、 溫度数据和人体生物电信号的其中一项进行装置是否佩戴或是否正确佩戴的检测,也可W 同时选择其中的任意两项W上的组合进行检测,选择的检测数据越多,检测的准确率越高。 其中,在选择其中任意两项W上的组合进行检测时,只要其中任一方式的检测结果为佩戴 有误,都要设置佩戴状态标识为FALSE。如,可W同时进行四项的组合进行检测,包括先通过 溫度数据检测装置是否佩戴,如果人体和外界环境溫差很小时(如都为37度),则通过人体 生物电信号检测装置是否佩戴,如果佩戴则对比压力数据判断佩戴位置是否正确,如果正 确再根据S轴加速度判断佩戴方向是否正确。如果四者都正确,则判定为装置佩戴正确,设 置佩戴状态标识为TRUE,否则设置为FALSE,并继续进行数据采集。跌倒检测单元202读取 佩戴状态标识的值,当为TRUE时,通过信号采集模块21采集用户行为信息数据进行跌倒检 测。
[0069] 优选地,在进行佩戴检测时,还可W在初始化后或者检测到佩戴有误时,通过语音 播放正确佩戴方法,指导用户进行佩戴。
[0070] 如图2所示,本装置还可W包括人机交互模块25。人机交互模块25可W是触摸屏、 语音识别模块或按钮,设置为接收用户输入,进行信息录入,或根据用户指令启动警报模块 24进行求救报警或解除求救报警。如通过触摸屏录入用户基本信息,或通过按钮进行一键 报警,也能够满足因采样率不足及算法识别率等问题影响检测结果时,用户能及时进行跌 倒报警,非常快捷方便。
[0071] 优选地,为了能够更加人性化地满足用户的需求,本发明还可进一步设置自动退 出跌倒报警的功能,W满足用户在跌倒后休息一段时间自行爬起或其他方式站立起来等情 况下,需要及时告知监护人和自动退出报警模式的需求。
[0072] 如图2所示,信号处理模块20还包括跌倒后状态检测单元203,设置为在人体发生 跌倒后,信号采集模块21持续采集S轴加速度数据(AX、AY、AZ)、气压高度数据(H)和佩戴 部位压力数据(P1,P2,……,PN),并存储一段时间内(如4秒内)的加速度数据、高度数 据和压力数据,分析代表人体躯干方向的Y轴均值AY3(AY3=^^" .4}')/? )、气压高 度值册W压力值(P13,P23,……,PN3)是否满足由跌倒转为站立的条件。具体为,设定阀 值T册、和TH7,判断是否满足|AY_3-g|<T册、册-肥〉TH7且P13 =P23 = . . . =PN3,如果 全部满足,则判定为使用者已经自行站立,设置跌倒状态标识为FALSE,并发送相应的第二 信号(如解除求救信号)至警报模块24,警报模块24通过无线通讯模块23发送脱离跌倒 状态的信息至远程终端,W提醒监护人使用者已经脱离跌倒状态。其中,T册是代表人体躯 干方向的加速度均值AY_3与站立状态下的加速度值g(即重力加速度)之间差值的阀值, 可W设定为接近于〇,AY_3越接近于重力加速度g(即|AY_3-g|<T册时T册越小),表明人 体越接近于正常的站立状态;TH7是高度差阀值,表示当前状态下装置的高度与跌倒时装 置的高度之间差值与站立状态时高度的接近程度,可W设置为80cm,也可W根据用户的身 高信息进行设置,册-肥〉TH7表示当前装置高度H3比跌倒时的装置高度肥要高,说明人体 已远离地面;而P13 =P23 = . . . =PN3表明装置佩戴部位的压力已经趋向于平衡,即没有 承压较大的点,说明使用者已经不是处于一侧着地状态。由此,通过判断是否满足判定条件 AY_3-g|<T册、册-肥〉TH7且P13 =P23 = . . . =PN3,即可判定用户是否已经自行站立,从 而在用户脱离跌倒模式时能及时通知监护人,可W有效提升用户体验,非常便捷。同时,由 于在报警阶段,装置需要不停使用无线通讯模块、人机交互模块和警报模块,装置的功耗会 比较高,而自动检测到用户解除跌倒状态后退出警报,能够有效降低装置的功耗。
[0073] 可选地,警报模块25还可W是扬声器播放装置,在启动求救模式时,在通过无线 通讯模块23向监护人发送求救信息时,同时启动扬声器播放语音求救信号,W便及时得到 救助;而在自动退出求救模式时,通过无线通讯模块23向监护人发送脱离跌倒状态信息和 停止播放扬声器的语音求救信号。
[0074] 本发明提供的智能人体跌倒监护装置能够佩戴于用户腰部,作为腰带使用,非常 方便。而且,本发明的装置通过=轴加速度数据、气压高度数据和压力数据进行人体跌倒检 ,更符合用户的行为特征,正确率更高。同时,本发明的装置提供了装置佩戴检测功能,能 够避免因装置没有佩戴或佩戴不正确时误报的不良,进一步提高了跌倒检测的正确率,W 及时准确的将使用者的跌倒求救信息和位置信息发送给监护人。本发明的装置同时还可提 供跌倒后的自动检测,能够在用户跌倒后继续检测用户行为状态,当用户站立后,及时将跌 倒解除的信息发送给监护人,给监护人带来了便利(如节省监护人的时间、减少监护人的 精神紧张压力等)。本发明的装置还能够通过触摸屏、按钮、语音识别等实现与用户的信息 交互,方便用户操作,可W在发生危急情况或出现误报时,通过按钮满足用户求救的需求。
[0075] 图3示意性地显示了本发明一实施方式的智能人体跌倒监护装置的处理方法(工 作方法)。如图3所示,该方法包括:
[0076] 步骤S301 :信号采集模块采集用户行为信息数据。
[0077] 信号采集模块通过=轴加速度传感器采集用户人体姿态数据(包括=轴加速度 值AX、AY、AZ),通过环境气压传感器采集用户气压高度数据(H),通过压力传感器采集用户 佩戴部位一周的压力数据(P1,P2,......,PN)。用户姿态数据可W用于判断用户的站立或 平躺状态,气压高度数据可W用于判断装置离地面的高度,佩戴部位一周的压力数据可W用于判断用户着地时着地侧和未着地侧的压力情况。
[0078] 步骤S302 :信号处理模块根据采集的用户行为信息数据检测人体是否发生跌倒。
[0079] 信号处理模块根据采集到的用户行为信息数据进行分析,判断人体是否发生跌 倒,当检测到人体发生跌倒时,进行步骤S303,如果没有检测到人体发生跌倒,则继续进行 步骤S301的数据采集。图4示意性地显示了人体跌倒检测的方法流程。如图4所示,该方 法包括:
[0080] 步骤S401 :实时采集人体姿态行为数据、气压高度数据及压力数据。
[0081] 信号采集模块实时进行数据采集,主要采集人体姿态实时数据(即=轴加速度数 据AX,AY,A幻、环境气压高度(H)数据W及佩戴部位压力数据(P1,P2,…,PN)。并采用 FIF0(FirstInFirstOut,先进先出)模式存储一段时间内的数据,如4秒内的加速度数 据、气压高度数据和压力数据。
[00間步骤S402 :判断是否发生数据的"巨变"。
[0083] 信号处理模块根据S轴加速数据,分析是否出现"巨变"的数据,因为当人体发生 跌倒时,在撞击到地面时,=轴加速度信号会出现波动非常剧烈的一段数据(具体可参见 前文图9的叙述),在此设定阔值THl,根据S轴加速度数据AX,AY,AZS者的向量模计算获 取S轴加速度幅值ACC(计算公式参见前文叙述),判断是否存在ACOTHl,如果满足条件, 则说明此时发生"巨变",则进行步骤S403,如果不满足条件,则继续进行步骤S401。
[0084] 步骤S403 :记录变化前的高度值化1)、Y轴加速度均值(AY_1)W及压力值(P11, P21,......,PN1)。
[0085] 根据信号采集模块各个传感器采集的数据,记录下发生"巨变"前的代表人体躯干 方向的Y轴均值数据AY_1(计算公式参见前文叙述),气压高度数据H1,压力数据(P11,P21, ......,PN1)。
[0086] 步骤S404 :计算"巨变"瞬间的加速度变化值ACC_CHG。
[0087] 根据信号采集模块各个传感器采集的数据,记录发生"巨变"瞬间前后时段(如前 0.Is-后0.Is)内的加速度数据变化量ACC_CHG(计算公式参见前文叙述)。 阳0蝴步骤S405 :判断加速度变化值ACC_CHG是否大于设定阀值TH2。
[0089] 因为正常跌倒的触地瞬间非常短暂,同时触地时的总变化量会非常大,设定阔值 TH2,判断是否满足条件ACC_CHG〉TH2
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