人体跌倒检测及警示方法、装置及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种人体跌倒检测及警示方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术：

近年来，老龄化社会现象已经逐渐成为一个热门话题，年轻人由于工作的原因，对老年人进行全程监护往往不切实际。有一定自理能力的老人都会选择独立生活，经常进行散步等户外活动。在这个背景下，老人的跌倒会引发很多安全问题，比如：跌倒造成脑部损伤、软组织损伤、骨折和脱臼等，其中最严重的是髋部骨折。到目前为止，老年人群体中由于不慎跌倒没有得到及时救援而造成不良后果的案例不在少数。

现有的人体跌倒检测与报警装置结构复杂，需要的配件比较多，用户携带不方便，给用户使用带来不便，跌倒检测部分检测准确率不够高，容易造成虚假信息发送，给监护人或监护中心造成麻烦；并且当佩戴者发生跌倒微处理器发送gps定位信息和急救信号给监护人或监护中心后，其缺点是跌倒检测部分检测准确率不够高，容易造成虚假信息发送，给监护人或监护中心造成麻烦。

因此，针对上述情况，如何让人体跌倒检测与报警装置的结构简单，用户携带方便，给用户的使用带来便捷，提高跌倒检测的准确性成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种人体跌倒检测及警示方法、装置及计算机可读存储介质，用于解决现有的人体跌倒检测与报警装置结构复杂，需要的配件比较多，用户携带不方便，给用户使用带来不便，跌倒检测部分检测准确率不够高，容易造成虚假信息发送，给监护人或监护中心造成麻烦的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种人体跌倒检测及警示方法，应用于人体跌倒检测及警示设备上，所述人体跌倒检测及警示设备包括微控制器与所述微控制器连接的mpu-6050模块和gsm模块，所述微控制器包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

s1.采用所述mpu-6050模块采集待测人体的线加速度和角加速度，并将采集的所述线加速度和所述角加速度传送至所述微控制器；

s2.所述微控制器对所述线加速度通过线加速度幅度值公式计算，计算得出第一线加速度幅度值；

s3.若所述第一线加速度幅度值大于2g，所述微控制器判定人体处于预跌倒状态，所述微控制器获取预设延时t后的人体线加速度和角加速度，并通过所述线加速度幅度值公式计算得到第二线加速度幅度值；

s4.若所述第二线加速度幅度值大于2g，所述微控制器判断人体处于剧烈运动并没有跌倒；若所述第二线加速度幅度值不大于2g且人体前后方向或左右方向的所述角加速度大于预设角速度的阈值，所述微控制器判断人体发生跌倒；

s5.根据所述微控制器判断人体发生跌倒，所述微控制器发出警报声音以及通过gsm模块将人体的位置定位信息发送给监护人和拨打电话给监护人；

其中，所述gsm模块中存储有监护人的联系方式信息。

优选地，所述人体跌倒检测及警示设备还包括与所述微控制器连接的gps模块，所述gps模块用于接收来自gps卫星系统的c/a码，所述微控制器根据所述c/a码计算得到当前人体所处地理的位置信息，所述微控制器采用短信将位置信息和编辑好的求救信息通过所述gsm模块发送到所述监护人的移动终端上。

优选地，所述人体跌倒检测及警示设备还包括与所述微控制器连接的报警模块，所述报警模块用于发出警报声引起人体周围人的注意。其中，所述报警模块包括用于发出声音的蜂鸣器或喇叭。

优选地，所述mpu-6050模块用于采集人体x方向、y方向、z方向的线加速度和角加速度。其中，所述x方向为人体左右方向，所述y方向为人体前后方向，所述z方向为人体垂直方向

优选地，所述线加速度幅度值记为svm，其公式为：

其中，ax为人体x方向的线加速度，ay为人体y方向的线加速度，az为人体z方向的线加速度，所述线加速度幅度值的大小用于表示人体运动状态的剧烈程度。

优选地，所述微控制器为msp430f149型号的微控制单元。

优选地，所述延时t为3s。

本发明还提供一种人体跌倒检测及警示装置，应用于人体跌倒检测及警示设备上，包括：

数据采集单元，用于采用mpu-6050模块采集待测人体的线加速度和角加速度，并将采集的所述线加速度和所述角加速度传送至微控制器；

计算单元，用于根据线加速度幅度值公式在所述微控制器中对所述线加速度进行计算，得到第一线加速度幅度值；

第一判断单元，用于根据所述第一线加速度幅度值大于2g，所述微控制器判定人体处于预跌倒状态，延时t后采用所述数据采集单元和所述计算单元，得到第二线加速度幅度值；

第二判断单元，用于根据所述第二线加速度幅度值大于2g，所述微控制器判断人体处于剧烈运动并没有跌倒；还用于根据所述第二线加速度幅度值不大于2g且人体前后方向或左右方向的所述角加速度大于预设角速度的阈值，所述微控制器判断人体发生跌倒；

输出警示单元，用于根据所述微控制器判断人体发生跌倒，所述微控制器发出警报声音以及通过gsm模块将人体的位置定位信息发送给监护人和拨打电话给监护人。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求上述所述的人体跌倒检测及警示方法。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

1.该人体跌倒检测及警示方法通过微控制器、mpu-6050模块和gsm模块组成的人体跌倒检测及警示设备，使得设备体积小，直接佩戴在腰部即可，不会给佩戴者产生不舒适感，该人体跌倒检测及警示方法采用对人体跌倒行为进行两次判断，确保确定人体发生跌倒的识别准确率，当人体跌倒后还采用该设备还会自动拨打电话和发短信给监护人，便于监护人第一时间实时掌握现场情况，及时采取措施施救。解决了现有的人体跌倒检测与报警装置结构复杂，需要的配件比较多，用户携带不方便，给用户使用带来不便，跌倒检测部分检测准确率不够高，容易造成虚假信息发送，给监护人或监护中心造成麻烦的技术问题；

2.该人体跌倒检测及警示装置通过数据采集单元采集人体的线加速度和角加速度，计算单元通过线加速度幅度值公式计算第一线加速度幅度值和第二线加速度幅度值，第一判断单元对第一线加速度幅度值和第二判断单元对第二线加速度幅度值对人体跌倒行为进行两次判断，确保确定人体发生跌倒的识别准确率，当人体跌倒后还采用输出警示单元自动拨打电话和发短信给监护人，便于监护人第一时间实时掌握现场情况，及时采取措施施救。解决了现有的人体跌倒检测与报警装置结构复杂，需要的配件比较多，用户携带不方便，给用户使用带来不便，跌倒检测部分检测准确率不够高，容易造成虚假信息发送，给监护人或监护中心造成麻烦的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所述的人体跌倒检测及警示方法的步骤流程图。

图2为本发明实施例所述的人体跌倒检测及警示设备的框架图。

图3为本发明实施例所述的人体跌倒检测及警示装置的框架图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种人体跌倒检测及警示方法、装置及计算机可读存储介质，用于解决现有的人体跌倒检测与报警装置结构复杂，需要的配件比较多，用户携带不方便，给用户使用带来不便，跌倒检测部分检测准确率不够高，容易造成虚假信息发送，给监护人或监护中心造成麻烦的技术问题。

实施例一：

图1为本发明实施例所述的人体跌倒检测及警示方法的步骤流程图。

图2为本发明实施例所述的人体跌倒检测及警示设备的框架图。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种人体跌倒检测及警示方法，应用于人体跌倒检测及警示设备上，该人体跌倒检测及警示设备包括微控制器10与微控制器10连接的mpu-6050模块20和gsm模块30，微控制器10包括存储器11和处理器12，存储器11存储有计算机程序，处理器12执行计算机程序时实现以下步骤：

s1.采用mpu-6050模块采集待测人体的线加速度和角加速度，并将采集的线加速度和角加速度传送至微控制器；

s2.微控制器对线加速度通过线加速度幅度值公式计算，计算得出第一线加速度幅度值；

s3.若第一线加速度幅度值大于2g，微控制器判定人体处于预跌倒状态，微控制器获取预设延时t后的人体线加速度和角加速度，并通过线加速度幅度值公式计算得到第二线加速度幅度值；

s4.若第二线加速度幅度值大于2g，微控制器判断人体处于剧烈运动并没有跌倒；若第二线加速度幅度值不大于2g且人体前后方向或左右方向的角加速度大于预设角速度的阈值，微控制器判断人体发生跌倒；

s5.根据微控制器判断人体发生跌倒，微控制器发出警报以及通过gsm模块将人体的位置定位信息发送给监护人和拨打电话给监护人；

其中，gsm模块中存储有监护人的联系方式信息。

在本发明实施例中，用户佩戴用于检测人体的角加速度、线加速度由所述mpu-6050模块20完成人体x方向、y方向、z方向这三个方向的线加速度、角加速度信号的采集，通过iic总线协议将所述mpu-6050模块20采集到数据传送至所述微控制器10，所述微控制器10将数据通过线加速度幅度值的计算公式进行处理；若所述第一线加速度幅度值大于2g，所述微控制器10判定人体为预跌倒行为，延时3秒后所述微控制器10对所述mpu-6050模块20重新采集的线加速度、角加速度数据通过线加速度幅度值的计算公式进行处理，若所述第二线加速度幅度值大于2g，所述微控制器10判断人体处于剧烈运动并没有跌倒；若所述第二线加速度幅度值不大于2g且人体x方向或y方向的所述角加速度大于预设角速度的阈值，所述微控制器10判断人体为跌倒行为，则所述微控制器10将人体的当前人体所处地理的位置信息发送给所述gsm模块30，所述gsm模块30将位置信息与编辑好的急救短信发送到监护人手机，并给监护人拨打电话，便于监护人第一时间实时掌握现场情况，及时采取措施施救。

需要说明的是，所述微控制器10优先采用ti公司的超低功耗的16位msp430系列msp430f149型号的单片机，msp430f149单片机是一款基于闪存或rom的超低功耗mcu，提供8mips，工作电压为1.8v～3.6v，具有高达60kb的闪存和各种高性能模拟及智能数字外设，具有处理能力强、运算速度快、超低功耗的特点。msp430f149具有强大的低功耗模式设计，在其低功耗模式工作下，电流消耗远远小于am(活动状态)模式；并且体积小，功耗低，处理能力强的优点。其中，x方向为人体左右方向y方向为人体前后方向，z方向为垂直方向。所述微控制器10将所述mpu-6050模块20采集到的三个方向的线加速度、角加速度通经过线加速度幅度值公式计算处理，计算得到线加速度幅度值，与人体正常活动时的值2g进行对比，以此判断人体是否发生跌倒行为。所述延时t优选为3s。

本发明提供的一种人体跌倒检测及警示方法通过微控制器、mpu-6050模块和gsm模块组成的人体跌倒检测及警示设备，使得设备体积小，直接佩戴在腰部即可，不会给佩戴者产生不舒适感，该人体跌倒检测及警示方法采用对人体跌倒行为进行两次判断，确保确定人体发生跌倒的识别准确率，当人体跌倒后还采用该设备还会自动拨打电话和发短信给监护人，便于监护人第一时间实时掌握现场情况，及时采取措施施救。解决了现有的人体跌倒检测与报警装置结构复杂，需要的配件比较多，用户携带不方便，给用户使用带来不便，跌倒检测部分检测准确率不够高，容易造成虚假信息发送，给监护人或监护中心造成麻烦的技术问题。

本发明的一个实施例中，所述人体跌倒检测及警示设备还包括与所述微控制器10连接的gps模块40，所述gps模块40用于接收来自gps卫星系统的c/a码，所述微控制器10根据所述c/a码计算得到当前人体所处地理的位置信息，所述微控制器采用短信将位置信息和编辑好的求救信息通过所述gsm模块30发送到所述监护人的移动终端上。

需要说明的是，所述gps模块40是采用串口通信实现与所述微控制器10之间的通信。具体地，所述gps模块40与msp430f149型号的单片机的txd、rxd、pps接口连接即可实现所述gps模块40与所述微控制器10之间的数据传输。所述gps模块10能接收来自gps卫星系统的c/a码，msp430f149型号的单片机根据c/a码计算得到人体当前的地理信息位置，编辑短信后通过所述gsm模块30将位置信息发送到监护人的移动终端上。移动终端可以优选为手机。在本实施例中，所述gsm模块40具有小体积、超低功耗、宽工作温度范围的特点，支持语音通话、sms短信功能，采用常规的串口通信即可实现所述gsm模块40与msp430f149型号的单片机之间的通信。在人体发生跌倒行为，msp430f149型号的单片机产生中断触发所述gsm模块40，发送sms急救短信告知监护人情况，其语音功能自动拨打事先设定好的监护人号码，让监护人实时掌握现场情况，及时采取措施施救。

本发明的一个实施例的中，所述人体跌倒检测及警示设备还包括与所述微控制器10连接的报警模块50，所述报警模块50用于发出警报声引起人体周围人的注意。其中，所述报警模块50包括用于发出声音的蜂鸣器或喇叭。

需要说明的是，所述报警模块50主要是由蜂鸣器组成，结构简单，只需所述微控制器10提供脉冲即可使蜂鸣器发出的警报声，便于引起周围人的注意，从而向周围的人求助。具体地，所述微控制器10触发中断，蜂鸣器发出警报，警报以便提醒周围的人。

在本发明的一个实施例中，所述mpu-6050模块20用于采集人体x方向、y方向、z方向的线加速度和角加速；其中，所述x方向为人体左右方向，所述y方向为人体前后方向，所述z方向为人体垂直方向。

需要说明的是，所述mpu-6050模块20整合了3轴加速器和3轴陀螺仪，3轴加速器和3轴陀螺仪能分别测量x方向、y方向、z方向的线加速度和角加速度。所述mpu-6050模块20与所述微控制器10通信采用标准的iic通信协议，所述mpu-6050模块20与msp430f149型号的单片机连接sck、sda、int的i/o接口即可实现所述mpu-6050模块20与所述微控制器10之间的数据传输。所述mpu-6050模块20的内置16bitad转换器，无需外接ad、da转换器，结构简单，操作简便。用户佩戴的角加速度、线加速度由一个mpu-6050模块便可完成信号采集，且造价极低，精度高。

本发明的一个实施例中，所述线加速度幅度值记为svm，其公式为：

其中，ax为人体x方向的线加速度，ay为人体y方向的线加速度，az为人体z方向的线加速度；所述线加速度幅度值的大小用于表示人体运动状态的剧烈程度。

需要说明的是，所述线加速度幅度值的大小反映了人体运动状态的剧烈程度，针对老年人活动频率低、强度不高的现实情况，在本发明的线加速度幅度值的阈值设置为2g。当人体向前或向后跌倒后，人体x轴角度应在-90°和90°附近；同理，当人体向左或向右跌倒后，人体y轴角度应在-90°和90°附近浮动。因此在所述步骤s4中，设计预设角速度的阈值为75作为第二个判定条件阈值。

实施例二：

图3为本发明实施例所述的人体跌倒检测及警示装置的框架图。

如图3所示，本发明实施例提供了一种人体跌倒检测及警示装置，应用于人体跌倒检测及警示设备上，包括：

数据采集单元101，用于采用mpu-6050模块采集待测人体的线加速度和角加速度，并将采集的所述线加速度和所述角加速度传送至微控制器；

计算单元102，用于根据线加速度幅度值公式在所述微控制器中对所述线加速度进行计算，得到第一线加速度幅度值；

第一判断单元103，用于根据所述第一线加速度幅度值大于2g，所述微控制器判定人体处于预跌倒状态，延时t后采用所述数据采集单元和所述计算单元，得到第二线加速度幅度值；

第二判断单元104，用于根据所述第二线加速度幅度值大于2g，所述微控制器判断人体处于剧烈运动并没有跌倒；还用于根据所述第二线加速度幅度值不大于2g且人体前后方向或左右方向的所述角加速度大于预设角速度的阈值，所述微控制器判断人体发生跌倒；

输出警示单元105，用于根据所述微控制器判断人体发生跌倒，所述微控制器发出警报声音以及通过gsm模块将人体的位置定位信息发送给监护人和拨打电话给监护人。

需要说明的是，用户佩戴用于检测人体的角加速度、线加速度由所述mpu-6050模块20完成人体x方向、y方向、z方向这三个方向的线加速度、角加速度信号的采集，数据采集单元101采用所述mpu-6050模块20采集到数据传送至所述微控制器10，在所述微控制器10上采用所述计算单元102将数据通过线加速度幅度值的计算公式进行处理；通过所述第一判断单元103对人体跌倒的行为进行第一次判断，若所述第一线加速度幅度值大于2g，所述微控制器10判定人体为预跌倒行为，延时3秒后所述微控制器10对所述mpu-6050模块20重新采集的线加速度、角加速度数据通过线加速度幅度值的计算公式进行处理。通过第二判断单元104对人体跌倒的行为进行第二次判断，若所述第二线加速度幅度值大于2g，所述微控制器10判断人体处于剧烈运动并没有跌倒；若所述第二线加速度幅度值不大于2g且人体x方向或y方向的所述角加速度大于预设角速度的阈值，所述微控制器10判断人体为跌倒行为，则采用输出警示单元105通过所述微控制器10将人体的当前人体所处地理的位置信息发送给所述gsm模块30，所述gsm模块30将位置信息与编辑好的急救短信发送到监护人手机，并给监护人拨打电话，便于监护人第一时间实时掌握现场情况，及时采取措施施救。

本发明提供的一种人体跌倒检测及警示装置通过数据采集单元采集人体的线加速度和角加速度，计算单元通过线加速度幅度值公式计算第一线加速度幅度值和第二线加速度幅度值，第一判断单元对第一线加速度幅度值和第二判断单元对第二线加速度幅度值对人体跌倒行为进行两次判断，确保确定人体发生跌倒的识别准确率，当人体跌倒后还采用输出警示单元自动拨打电话和发短信给监护人，便于监护人第一时间实时掌握现场情况，及时采取措施施救。解决了现有的人体跌倒检测与报警装置结构复杂，需要的配件比较多，用户携带不方便，给用户使用带来不便，跌倒检测部分检测准确率不够高，容易造成虚假信息发送，给监护人或监护中心造成麻烦的技术问题。

实施例三：

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求上述所述的人体跌倒检测及警示方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。