跟踪报警实现低功耗和摔倒检测的装置及其相互切换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测装置及其相互切换方法，特别是涉及一种同时实现低功耗和摔倒检测装置及其相互切换方法。
【背景技术】
[0002]老人因自我保护能力的下降，极易发生意外的摔倒。因此需要可靠的检测摔倒类的产品，来保障发生此类事故之后，能够给与及时的救助。检测老人摔倒类的产品往往需要老人长期的佩戴，因此在重量、体积方面和低功耗方面有着更加严苛的要求。
[0003]目前，市场上根据老人发生意外摔倒而产生了大量的跌倒检测类的产品。该类产品的检测部件主要有MCU、三轴加速度计和振动开关和相应电路组成。依靠三轴加速度计检测佩戴者三个正交方向的加速度变化，以此来判断是否发生摔倒;利用一个振动开关来检测佩戴者是否发生了运动，用以唤醒MCU工作，来降低系统功耗。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种跟踪报警实现低功耗和摔倒检测的装置及其相互切换方法，本发明为用一加速度计同时实现低功耗和摔倒检测的装置及其相互切换方法，在保证检测可靠性的前提下，降低了电路的复杂度，减小了电路板的体积和自身功耗，降低了成本。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
跟踪报警实现低功耗和摔倒检测的装置，所述装置包括以下几个组成部分:MCU、手机GSM模块、手机GPS模块、电源模块、加速度计、显示模块;MCU连接手机GSM模块，并连接手机GPS模块，GSM模块及GPS模块并与电源模块相连接，加速度计与电源模块相连接，INTl中断、INT2中断与MCU相连接;加速度计采用的是ADXL362芯片与摔倒检测和运动开关检测相连接，MCU采用的是STM32F103系列，与加速度计AD采样回来的信息相连接，并与GPS和GSM模块之间连接，MCU为核心控制电路，加速度计为三轴加速度计，为内置运动检测装置，运动和静止触发器与加速度计连接，并连接到MCU;手机GSM模块与设定的紧急联络人进行连接;加速度计连接MCU，并连接防摔机上的声音和显示报警装置，并同时通过手机GSM模块连接到设定的通讯联系人手机。
[0006]跟踪报警实现低功耗和摔倒检测的相互切换方法，所述方法包括以下实现过程:将中断INTl作为低功耗下运动开关检测中断，将中断INT2作为摔倒检测中断；如果有摔倒发生时，根据摔倒的失重、撞击、静止和静止后三轴加速度与跌倒之前的初始状态相比较的整个摔倒检测算法，判断是否发生了摔倒;判断发生摔倒则防摔仪有显示和声音报警，并自动给防摔仪设定好的紧急联系人拨打电话，发送当前摔倒的位置信息短信;如果不是摔倒，则重新设置摔倒的初始化配置；
当防摔仪开屏30s且没有任何操作时，将会进入待机状态;在MCU进入低功耗之前要将加速度计配置成唤醒模式，以便在MCU低功耗的时候通过佩戴者发生运动来唤醒MCU;当佩戴者突然发生摔倒检测时，会立刻进入唤醒INTl中断，由于人体的高度和重量，摔倒的整个过程需要一定的时间，在此中断中配置摔倒检测的初始化阈值，之后进行摔倒检测的判断。
[0007]所述的跟踪报警实现低功耗和摔倒检测的相互切换方法，其所述加速度ADXL362芯片有两个外部中断INTl和INT2。
[0008]本发明的优点与效果是:
本发明介绍的方法用一加速度计同时实现低功耗和摔倒检测的装置和方法，在保证检测可靠性的前提下，降低了电路的复杂度，减小了电路板的体积和自身功耗，降低了成本本发明主旨在于克服现有摔倒检测装置的不足，提供一种在保证摔倒检测可靠性的前提下，用一加速度计同时实现低功耗和摔倒检测的装置和方法。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的防摔仪工作框图；
图2是加速度计ADXL362及其外部中断电路图；
图3是本发明的摔倒和低功耗的整体流程图；
图4是本发明的摔倒算法的详细流程图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0011]本发明用一加速度计同时实现低功耗和摔倒检测的装置(以下简称为防摔仪)，主要包括以下几个组成部分:MCU、三轴加速度计、手机GPS模块、手机GSM模块、电源模块、显示模块等。
[0012]本发明的结构框图如图1所示。图中MCU为本发明的核心控制电路，负责防摔仪的计算和控制等功能;三轴加速度计作为内置运动检测逻辑，通过运动和静止事件用作触发器来管理加速度计的工作模式，从而触发MCU产生中断;手机GPS模块，用于产生佩戴者的位置信息;手机GSM模块，用于与设定的紧急联络人进行通话或收发短信;显示模块，用于显示防摔仪的显示人机交互界面。实现摔倒报警其检测过程为:当存在超过某一阈值的加速度时可以检测到运动，当不存在超过某一阈值的加速度时判断为静止。运动和静止事件用作触发器来管理加速度计的工作模式，从而触发MCU产生中断。当发生摔倒时，加速度计触发MCU产生中断，根据摔倒过程中加速度的变化特点进行相应的判断，如果MCU判定为摔倒，则在防摔机上产生声音和显示报警，并同时通过手机GSM模块，将GPS模块产生位置信息，以短信的形式发送到设定的通讯联系人手机上，实现摔倒报警。
[0013]本发明实现低功耗主要由以下两部分实现:
1.M⑶控制外围器件低功耗模式开启和停止，如控制GPS、GSM等模块。同时，M⑶控制自身是否进入低功耗模式。MCU有正常工作模式和低功耗模式，用定时器设定工作时长，定时结束后MCU进入低功耗模式。MCU在正常工作模式情况下时，加速度计配置成测量模式，用于判断是否发生摔倒；当MCU进入低功耗模式后，加速度计配置成唤醒工作模式，一旦检测到佩戴者有运动发生，例如行走，起立等动作，则会产生中断唤醒MCU工作。
[0014]2.将加速度计作为整个系统是否进入低功耗的的运动开关。在MCU进入低功耗之前要将加速度计配置成唤醒模式，以便在MCU低功耗的时候通过佩戴者发生运动来唤醒MCU。加速度计采用的是ADXL362。其最明显的省电特性是所有配置下的功耗均非常低。在最高400Hz的数据速率范围和最高3.5v的电源电压范围，ADXL362的功耗在1.ΙμΑ到5μΑ之间。针对要求功耗低于ΙμΑ的简单运动检测，运动触发的唤醒模式的功耗低至270ηΑ。
[0015]本发明的结构框图如图1所示。各器件的作用为:
MCU为本发明的核心控制电路，负责防摔仪的计算和控制等功能；
三轴加速度计作为内置运动检测逻辑，通过运动和静止事件用作触发器来管理加速度计的工作模式，从而触发MCU产生中断；
手机GPS模块，用于产生佩戴者的位置信息；
手机GSM模块，用于与设定的紧急联络人进行通话或收发短信；
显示模块，用于显示防摔仪的显示人机交互界面。
[0016]各器件之间的关系为:当发生摔倒时，加速度计触发MCU产生中断，根据摔倒过程中加速度的变化特点进行相应的判断，如果MCU判定为摔倒，则在防摔机上产生声音和显示报警，并同时通过手机GSM模块，将GPS模块产生位置信息，以短信的形式发送到设定的通讯联系人手机上，实现摔倒报警。
[0017]加速度计采用的是ADXL362芯片，可以完成摔倒检测和运动开关的检测，且具有自身功耗低的特点。
[0018]MCU采用的是STM32F103系列，由于对加速度计AD采样回来的信息加以处理，并与GPS和GSM模块之间实现通讯，完成摔倒报警。
[0019]本发明实现低功耗和摔倒检测的相互切换，主要由以下过程实现:
加速度ADXL362芯片有两个外部中断INTl和ΙΝΤ2，如图2所示。将中断INTl作为低功耗下运动开关检测中断，将中断ΙΝΤ2作为摔倒检测中断。如果有摔倒发生时，则会根据摔倒的失重、撞击、静止和静止后三轴加速度与跌倒之前的初始状态相比较的整个摔倒检测算法，来判断是否发生了摔倒。判断发生摔倒则防摔仪可以有显示和声音报警，并可以自动给给、防摔仪设定好的紧急联系人拨打电话，也可以发送当前摔倒的位置信息短信。如果不是摔倒，则重新设置摔