一种可穿戴人体绊倒检测系统及检测方法与流程

技术特征：

1.一种可穿戴人体绊倒检测系统，所述绊倒检测系统安装在人体鞋子上，其特征在于：包括电源模块，用于为整个系统提供能源；距离传感器模块，用于采集原始的距离信号；微控制器模块，用于对测得的原始距离信号进行标定、滤波、采样频率设定的预处理，并将预处理后的信号带入几何模型进行数据分析，获得脚跟离地高度、脚尖离地高度和摆荡期脚尖最小离地高度等步态参数；蓝牙传输模块，用于将微处理器模块的最终输出结果无线传输到上位机，以检测绊倒发生的可能性。

2.根据权利要求1所述的可穿戴人体绊倒检测系统，其特征在于，所述的电源模块包括一节9V的锂电池和一块稳压模块，直接输出9V的电压给微控制器模块供电，并通过稳压模块输出2.8V的电压，给距离传感器模块供电。

3.根据权利要求1所述的可穿戴人体绊倒检测系统，其特征在于，所述的距离传感器模块包括两个VL6180模块，即近距离感测器和环境光线传感器，它们的通信端口分别与微控制器模块的时钟线和数据线端口相连，使能端分别与微控制器的两个数据端口相连。

4.根据权利要求1所述的可穿戴人体绊倒检测系统，其特征在于，所述的微控制器模块包括一块Arduino Nano主板和一个开关模块。开关模块的VCC端连接至Arduino Nano主板的3.3V输出端，GND端连接至Arduino Nano主板的GND端，OUT端连接至Arduino Nano主板的数字端口D2端，用于控制整个系统的开始与结束。

5.根据权利要求1所述的可穿戴人体绊倒检测系统，其特征在于，所述的蓝牙传输模块，包括两个主从一体蓝牙模块，将它们分别设置为主机和从机，并设置相同的波特率进行配对，配对成功后，将这主机与Arduino Nano主板相连，从机和上位机相连，便能够实现微控制器模块与上位机之间的无线传输。

6.根据权利要求1的可穿戴人体绊倒检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将两个距离传感器固定在人体所穿鞋子上，保证两个距离传感器的连线平行于脚跟和脚尖的连线，则可根据两个距离传感器、脚跟和脚尖在鞋子纵剖面上的投影确定一个四边形，可以测量得到两个距离传感器的距离a、一个距离传感器到脚跟的距离b、脚跟到脚尖α

的距离f以及b和f的夹角。

(2)距离传感器模块经红外发射器发射垂直于传感器表面的红外线，利用TOF技术，即通过测量红外线的飞行时间，计算光线发射和反射时间差或相位差，换算得到红外线在地面入射点到传感器表面的垂直距离d_A、d_B。

(3)根据垂直距离d_A、d_B与抬脚高度h_heel、h_toe的三角几何关系，确定当前的实时脚跟和脚尖离地高度：h_heel＝h_A-b·sin(θ+α)，h_toe＝h_heel+f·sinθ；其中h_A＝d_A·cosθ，h_B＝d_B·cosθ。

(4)蓝牙传输模块通过蓝牙转串口的方式，将微控制器模块最后计算得到的脚跟和脚尖的离地高度h_A、h_B无线传输到上位机。

7.根据权利要求6的可穿戴人体绊倒检测系统的检测方法，其特征在于，所述的距离传感器模块包括两个VL6180模块，即近距离感测器和环境光线传感器，它们的通信端口分别与微控制器模块的时钟线和数据线端口相连，使能端分别与微控制器的两个数据端口相连。