智能光纖地墊系統(tǒng)及其摔倒檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖傳感器實現摔倒檢測與識別技術，特別是涉及一種智能光纖地墊 系統(tǒng)及其摔倒檢測方法。
【背景技術】
[0002] 智能家具技術為人們提供智能服務以改善生活質量和提高獨立生活能力。健康看 護是實現智能家居技術的重要的基礎，意外摔倒是65歲以上老人死亡的其中一個重要原 因，已有不少學者致力于這方面的研究。對于摔倒檢測，穿戴設備的成本高，使用不方便。基 于光學成像的機器視覺方法從雜亂的真實環(huán)境中穩(wěn)定地提取人體目標，并且這些算法對光 照，背景的變化極為敏感，同時涉及個人隱私保護?；谏漕l識別（RFID:RadioFrequency Identification)的測量技術需要人們接觸感知標簽。
[0003] 在實現過程中，發(fā)明人發(fā)現傳統(tǒng)技術中至少存在如下問題：傳統(tǒng)技術對人們的姿 態(tài)動作變化和環(huán)境濕度溫度變化都相當敏感，且計算復雜，并不能完全適用于浴室廚房等 特殊功能區(qū)，因此有必要探索適用性更廣的室內摔倒檢測系統(tǒng)。
【發(fā)明內容】
[0004] 基于此，有必要針對傳統(tǒng)技術中摔倒檢測方法及裝置適用性差、成本高且計算復 雜的問題，提供一種智能光纖地墊系統(tǒng)及其摔倒檢測方法。
[0005] 為了實現上述目的，本發(fā)明技術方案的實施例為：
[0006] -方面，提供了一種智能光纖地墊系統(tǒng)，包括檢測單元和外圍硬件電路單元；
[0007] 檢測單元包括光纖傳感器；光纖傳感器包括光纖傳感接收器、光纖傳感發(fā)射器和 光纖跳線；光纖跳線以預設的布線方式鋪設在地墊中；預設的布線方式為根據地墊的預設 感知區(qū)域的大小，將光纖跳線以蛇形走線的方式布置成為網格狀；外圍硬件電路單元包括 發(fā)送端外圍電路模塊和接收端外圍電路模塊；發(fā)送端外圍電路模塊與光纖傳感發(fā)射器相連 接；接收端外圍電路模塊與所述光纖傳感接收器相連接；
[0008] 光纖傳感發(fā)射器在發(fā)送端外圍電路模塊的控制下向光纖跳線發(fā)送光信號；
[0009] 光纖傳感接收器接收光纖跳線在發(fā)生形變時基于光信號輸出的壓力變化數據，并 將壓力變化數據發(fā)送給接收端外圍電路模塊；
[0010] 接收端外圍電路模塊對壓力變化數據進行處理，分別輸出波形數據和信號數據。
[0011] 另一方面，提供了一種摔倒檢測方法，包括步驟：
[0012] 接收光纖跳線在發(fā)生形變時基于光信號輸出的壓力變化數據；
[0013] 對壓力變化數據進行處理，分別輸出波形數據和信號數據；
[0014] 對波形數據進行特征提取與識別，并根據特征提取與識別的結果和信號數據對人 體的摔倒動作進行判別。
[0015] 上述技術方案具有如下有益效果：
[0016] 本發(fā)明的智能光纖地墊系統(tǒng)及其摔倒檢測方法，其中光纖傳感器不受浴室環(huán)境溫 度、濕度、光照及背景變化的影響；采用光纖跳線的蛇形走線的布線方式，能夠在同樣面積 的感知區(qū)域下大大減少光纖傳感器的數量，從而降低成本功耗；同時采用光纖跳線進行數 據檢測，檢測得到的是一維數據（波形數據），具有低計算復雜度、操作簡單且低數據量的 特點；智能光纖地墊的外圍硬件電路單元能夠提供穩(wěn)定的有效的信號發(fā)送接收機制，并且 可以得到準確的變化電壓值，可以將光纖地墊上的壓力變化情況準確的反應出來；通過對 波形數據的特征提取和識別，能夠顯著提高摔倒檢測的判別精度。
【附圖說明】
[0017] 通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分，且并未刻 意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。
[0018] 圖1為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1的結構示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1中在地墊中鋪設光纖跳線的布線方式的 具體結構示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例2的結構示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例2中以電腦終端作為處理單元的系統(tǒng)結構 示意圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1或實施例2中外圍硬件電路單元的電路 結構示意圖；
[0023] 圖6為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1或實施例2中光纖跳線壓力檢測時外圍 硬件電路輸出的波形圖；
[0024] 圖7為人體目標在本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1或實施例2上的測試模型圖 和測試時得到的電壓變化波形圖；
[0025] 圖8為本發(fā)明摔倒檢測方法實施例1的流程示意圖；
[0026] 圖9為本發(fā)明摔倒檢測方法實施例1中通過尖峰檢測后的電壓波形圖。
【具體實施方式】
[0027] 為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的首選實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所 描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內容更加透徹全面。
[0028] 需要說明的是，當一個元件被認為是"連接"另一個元件，它可以是直接連接到另 一個元件并與之結合為一體，或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語"一端"、"另 一端"以及類似的表述只是為了說明的目的。
[0029] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的技術領域的 技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術語只是為了描述具 體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術語"及/或"包括一個或多個 相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0030] 本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1 :
[0031] 為了解決傳統(tǒng)技術中摔倒檢測方法及裝置適用性差、成本高且計算復雜的問題， 本發(fā)明提供了一種智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1 ;圖1為本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1 的結構示意圖；如圖1所示，可以包括檢測單元100和外圍硬件電路單元110 ;
[0032] 檢測單元100包括光纖傳感器10 ;光纖傳感器10包括光纖傳感接收器6、光纖傳 感發(fā)射器2和光纖跳線4 ;光纖跳線4以預設的布線方式鋪設在地墊中；其中，圖2為本發(fā)明 智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1中在地墊中鋪設光纖跳線的布線方式的具體結構示意圖，如圖 2所示，預設的布線方式為根據地墊的預設感知區(qū)域的大小，將光纖跳線以蛇形走線的方式 布置成為網格狀；
[0033] 外圍硬件電路單元110包括發(fā)送端外圍電路模塊112和接收端外圍電路模塊114 ; 發(fā)送端外圍電路模塊112與光纖傳感發(fā)射器2相連接；接收端外圍電路模塊114與所述光 纖傳感接收器6相連接；
[0034] 光纖傳感發(fā)射器2在發(fā)送端外圍電路模塊112的控制下向光纖跳線4發(fā)送光信 號；
[0035] 光纖傳感接收器6接收光纖跳線4在發(fā)生形變時基于光信號輸出的壓力變化數 據，并將壓力變化數據發(fā)送給接收端外圍電路模塊114 ;
[0036] 接收端外圍電路模塊114對壓力變化數據進行處理，分別輸出波形數據和信號數 據。
[0037] 在一個具體的實施例中，光纖傳感器10為物理型光纖傳感器；光纖傳感器10的數 量為一個。傳統(tǒng)技術中，一套完整的光纖傳感器一般由光纖發(fā)射器、光纖接收器和光纖跳線 組成。光纖跳線是一種用于光的傳播的介質；本發(fā)明智能光纖地墊系統(tǒng)實施例1中可以只 用一套光纖傳感器實現本發(fā)明的目的。而一個（套）光纖傳感器即表示本發(fā)明系統(tǒng)實施例 中的光纖跳線的數量可以為一根。
[0038] 鋪設一根光纖跳線的技術方案具體可以是：在感知空間內鋪設1個光纖傳感器， 要求傳感器的跳線布置覆蓋整個感知空間。跳線的走線方式將光纖跳線按區(qū)域以蛇形走線 布置成網格形方式。與傳統(tǒng)的技