专利名称：基于3d加速度仪和陀螺仪的老年人跌倒检测报警系统的制作方法
技术领域：
电子信息领域，用于老年人跌倒检测及报警的方法和设备
背景技术：
当今社会人口老龄化日益严峻，老年人健康成为社会关注的热点。每年全球由于老年人跌倒导致的医疗费用支出逾10亿美元。传统基于加速度检测老年人跌倒的方法，误判率较高；而基于摄像头检测老年人跌倒的方法对环境有较高依赖。本发明将集成了 3D加速度和陀螺仪传感器、蓝牙芯片和微处理器嵌入到老年人穿戴的背心上，实时采集老年人活动的3D加速度和角速度数据，并通过蓝牙将活动数据发送给运行了基于阈值的跌倒检测软件的智能手机；检测到老年人跌倒状态后，手机后通过向指定联系人打电话或发送含有老年人位置等信息的短信进行报警。系统具有检测精度高，方便老年人使用等特点。
发明内容
基于3D加速度仪和陀螺仪的老年人跌到报警检测系统，其特征在于，是一个由嵌入在老年人背心上的人体运动感知模块和智能手机共同组成的老年人跌倒检测报警系统，其中人体运动感知模块，集成了 3D加速度仪、陀螺仪、微处理器和蓝牙芯片，其中，3D加速度仪以Z轴为纵轴，根据右手定则在人体上设立坐标系0ΧΥΖ，测定人体运动过程中躯干部位沿X轴方向的侧倾加速度ax，沿Y轴方向的俯仰加速度ay和沿Z轴方向的转动加速度az，需通过微处理器所连接的蓝牙芯片向智能手机发送，陀螺仪测定人体躯干部位绕X轴转动的侧倾角速度ω i，绕Y轴转动的俯仰角速度ω2和绕Z轴转动的自旋角速度ω3，并通过微处理器所连接的蓝牙芯片向智能手机发送，智能手机，设有人体运行的跌倒检测软件，依次按以下步骤进行跌倒检测并报警，通知使用者家属或和护理中心，步骤(I )，初始化，设有合加速度阈值和偏转角阈值，步骤(2)，按照设定的采样间隔At，从蓝牙芯片，接收人体运动时躯干部位的三维加速度3!￡，&1和32，同时接收对应采样时刻的躯干部位的三维角速度GJ1, (02和ω3，并存入循环队列的缓冲区的队尾，步骤(3)，按下式计算合加速度和合角速度
权利要求
1.基于3D加速度仪和陀螺仪的老年人跌到报警检测系统，其特征在于，是一个由嵌入在老年人背心上的人体运动感知模块和智能手机共同组成的老年人跌倒检测报警系统，其中人体运动感知模块，集成了 3D加速度仪、陀螺仪、微处理器和蓝牙芯片，其中， 3D加速度仪以Z轴为纵轴，根据右手定则在人体上设立坐标系OXYZ，测定人体运动过程中躯干部位沿X轴方向的侧倾加速度ax，沿Y轴方向的俯仰加速度ay和沿Z轴方向的转动加速度az，需通过微处理器所连接的蓝牙芯片向智能手机发送， 陀螺仪测定人体躯干部位绕X轴转动的侧倾角速度ω i，绕Y轴转动的俯仰角速度ω 2和绕Z轴转动的自旋角速度ω3，并通过微处理器所连接的蓝牙芯片向智能手机发送， 智能手机，设有人体运行的跌倒检测软件，依次按以下步骤进行跌倒检测并报警，通知使用者家属或和护理中心， 步骤(I )，初始化，设有合加速度阈值和偏转角阈值， 步骤(2)，按照设定的采样间隔At，从蓝牙芯片，接收人体运动时躯干部位的三维加速度&!￡，&1和az，同时接收对应采样时刻的躯干部位的三维角速度GJ1, (02和ω3，并存入循环队列的缓冲区的队尾， 步骤(3)，按下式计算合加速度和合角速度
2.根据权利要求1所述的基于3D加速度仪和陀螺仪的老年人跌倒报警系统，其特征在于，所述的3D加速度仪采用ADXL345。
3.根据权利要求1所述的基于3D加速度仪和陀螺仪的老年人跌倒报警系统，其特征在于，陀螺仪采用ITG3200。
4.根据权利要求1所述的基于3D加速度仪和陀螺仪的老年人跌倒报警系统，其特征在于，微处理器采用的是ATmega328P-AU。
5.根据权利要求1所述的基于3D加速度仪和陀螺仪的老年人跌倒报警系统，其特征在于，蓝牙芯片采用BC04-B。
6.根据权利要求1所述的基于3D加速度仪和陀螺仪的老年人跌倒报警系统，其特征在于，智能手机运行Android2. 3系统软件。
全文摘要
基于3D加速度和陀螺仪传感器的老年人跌倒检测报警系统属于电子信息领域，其特征在于将集成了3D加速度仪和陀螺仪、蓝牙芯片和微处理器的人体运动活动感知模块嵌入到老年人穿戴的背心上，实时采集老年人活动的3D加速度和角速度数据，并通过蓝牙将活动数据发送给运行了跌倒检测软件的智能手机；跌倒检测软件依据接收到的活动数据，自动计算对应的合加速度α和偏转角θ；当合加速度α大于合加速度的阈值αT，且偏转角θ大于偏转角阈值θT，则判断为跌倒发生，此时手机通过向指定联系人打电话或发送含有老年人位置信息的短信进行报警。跌倒检测软件所采用的合加速度阈值αT和偏转角阈值θT采用贝叶斯算法获得。本跌倒检测报警系统具有检测精度高，方便老年人使用等特点。
文档编号G08B21/04GK103027687SQ201210518318
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者何坚, 纪应龙, 李杨, 胡晨 申请人:北京工业大学