專利名稱：跌倒檢測系統(tǒng)和檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種跌倒檢測系統(tǒng)和檢測方法，其用于自動檢測用戶的跌倒事件。
背景技術：
根據(jù)世界疾病控制與預防組織統(tǒng)計，世界上超過65歲的老人，每年有三分之一會跌倒，其中有一半為再發(fā)性跌倒，一次性跌倒中近10%會引起嚴重傷害或疾病，造成重大的醫(yī)療負擔的健康傷害。我國上海市在2008年11月公布的一項全市意外傷害及死亡原因調(diào)查分析數(shù)據(jù)顯示位列第四的意外傷害中老年人占了一半左右。而目前中國社會60歲以上的老人所占的人口比例已經(jīng)超過10%，已真正成為人口老齡化國家； 面對如此龐大的老年人口數(shù)量,減少老年人跌倒時給身體帶來的沖擊可以有效減輕跌倒事故帶來的傷害。目前國內(nèi)外已經(jīng)有一些類似的檢測裝置，但是由于傳感信號不準確，信號處理不當?shù)仍蚴沟谜`判率較高，并且裝置功耗過大，成本較高，給裝置推廣造成了很大障礙。例如，中國專利 200320100468. 5,200620075599. 6,200620003000. 8,200620070055. 6 使用傳感器來判斷身體傾斜程度來判斷人體是否由直立變?yōu)樗剑焕趶澭?，躺下等行為。中國專?00320100468. 5，將垂直狀態(tài)傳感器放于手機底部，同樣只能采用傾斜檢測，并且大大限制了手機的放置位置，不方便使用。中國專利200720125141.1采用了一個三軸加速度傳感器來檢測人體加速度和傾斜角，在身體傾斜超過40度角的時候報警，或者在加速度大于1. 5個重力加速度的時候報警，這種方法雖然檢出率高，但是誤判率也較高。中國專利200920171759.0，采用了三軸加速度傳感器和二軸角速度傳感器結(jié)合的方式，雖然可以解決跌倒檢測問題，但整個裝置需隨時工作在高功耗狀態(tài)，要么是裝置變大不宜攜帶，要么需要頻繁充電，給使用帶來諸多不便。有鑒于此，有必要提供一種低功耗的跌倒檢測系統(tǒng)，且能夠在跌倒的第一時間進行準確判斷，為報警信息的發(fā)送和人員的救治提供輔助。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明解決的技術問題是提供一種低功耗的跌倒檢測系統(tǒng)和檢測方法，其能夠在跌倒的第一時間進行準確判斷，為報警信息的發(fā)送和人員的救治提供輔助。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種跌倒檢測系統(tǒng)，包括加速度傳感器，用以采集用戶的姿態(tài)信息；控制模塊，基于所述姿態(tài)信息判斷跌倒事件；定時模塊，使得所述控制模塊周期性休眠，所述加速度傳感器可喚醒休眠中的控制豐旲塊;電源模塊，為所述控制模塊和定時模塊提供工作電壓。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述控制模塊包括第一接口，所述加速度傳感器連接于所述第一接口，當所述加速度傳感器測得的加速度值達到第一設定閾值時，所述加速度傳感器產(chǎn)生第一中斷信號，該中斷信號映射到所述第一接口并喚醒所述控制模塊。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的第一設定閾值小于或等于O. 6個重力加速度，且持續(xù)時間大于等于250ms。作為本發(fā)明的進一步改進，所述控制模塊還包括第二接口，所述加速度傳感器連接于所述第二接口，當所述加速度傳感器測得的加速度值達到第二設定閾值時，所述加速度傳感器產(chǎn)生第二中斷信號，該中斷信號映射到所述第二接口。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的第二設定閾值大于等于3. 5個重力加速度。作為本發(fā)明的進一步改進，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器。作為本發(fā)明的進一步改進，所述系統(tǒng)還包括通信模塊，用以與遠端進行通信。本發(fā)明還公開了上述跌倒檢測系統(tǒng)的檢測方法，包括控制模塊周期性進行休眠；控制模塊在非休眠時間內(nèi)獲取加速度傳感器的姿態(tài)信息；當加速度傳感器產(chǎn)生第一中斷信號時，控制模塊被喚醒并進入跌倒檢測程序如果在500ms內(nèi)所述加速度傳感器又產(chǎn)生第二中斷信號，判斷為疑似跌倒，否則，判斷為非跌倒；疑似跌倒事件發(fā)生后，判斷疑似跌倒事件發(fā)生前用戶是否處于站立狀態(tài)，如果是則檢測跌倒事件發(fā)生后用戶是否處于平躺狀態(tài)，如果處于平躺狀態(tài)則判斷為跌倒。本發(fā)明的跌倒檢測系統(tǒng)通過定時模塊使得加速度傳感器周期性休眠，并在緊急狀態(tài)時，其休眠狀態(tài)可被加速度傳感器喚醒，因此功耗低，同時，本發(fā)明的跌倒檢測系統(tǒng)能夠在跌倒的第一時間進行準確判斷，為報警信息的發(fā)送和人員的救治提供輔助。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1所示為本發(fā)明具體實施例中跌倒檢測系統(tǒng)的方框原理圖；圖2所示為本發(fā)明具體實施例中用戶跌倒時三軸加速度傳感器的加速度數(shù)據(jù)；圖3所示為本發(fā)明具體實施例中三軸加速度傳感器與控制模塊之間的連接示意圖；圖4所示為本發(fā)明具體實施例中跌倒檢測系統(tǒng)的檢測方法流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。參圖1所示，本發(fā)明實施例公開了一種跌倒檢測系統(tǒng)，包括
加速度傳感器，用以采集用戶的姿態(tài)信息；控制模塊，基于所述姿態(tài)信息判斷跌倒事件；定時模塊，使得所述控制模塊周期性休眠，所述加速度傳感器可喚醒休眠中的控制豐旲塊;電源模塊，為所述控制模塊和定時模塊提供工作電壓。優(yōu)選的，所述的加速度傳感器為三軸加速度傳感器。該三軸加速度傳感器可以采集三維X，Y，Z方向上的重力加速度值和重力加速度的矢量和。加速度傳感器、控制模塊、定時模塊和電源模塊可以容納在一個共同的外殼內(nèi)，該外殼可以配置有夾子、帶子、腕帶或類似的連接裝置，用于簡單地附著在用戶的身體或衣服上。 外殼上還可以設置諸如蜂鳴器、閃光燈之類的報警模塊以及諸如一個或多個按鈕之類的輸入模塊，例如用于手工啟動或取消報警。外殼內(nèi)還可以設有與遠端進行通信的通信模塊，通信模塊的通信方法包括WiF1、Zigbee 等。如本領域普通技術人員所熟知，控制模塊可以包括微處理器(MCU)，該MCU可以包括中央處理單兀(Central Processing Unit, CPU)、只讀存儲模塊(read-onlymemory, ROM)、隨機存儲模塊(random access memory, RAM)、定時模塊、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換模塊(A/D converter)、以及復數(shù)輸入/輸出埠。當然，控制模塊也可以采用其它形式的集成電路，如特定用途集成電路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)或現(xiàn)場可程序化門陣列(Fie I (!Programmable Gate Array, FPGA)等。本實施例主要針對圖2中所示采集到的跌倒數(shù)據(jù)進行分析，進而得到該檢測算法。在圖2中的四條曲線分別代表三維X，Y，Z方向上的重力加速度值和重力加速度的矢量和。橫坐標為采集點的序列號，采集周期為20ms ;縱坐標為采集點的數(shù)字值，每256代表I個重力加速度。根據(jù)曲線的不同形態(tài)，將整個跌倒過程劃分為4個階段①人體跌倒前的豎直站立階段；②人體跌倒前期的下落階段；③人體跌倒過程中與地面發(fā)生碰撞的階段；④人體跌倒后平躺在地面并且近似靜止階段。在①和④兩個階段，通過控制模塊定時和加速度傳感器通信得到用戶的姿態(tài)信息，根據(jù)加速度傳感器的佩戴角度以及統(tǒng)計分析該姿態(tài)信息即可得到人是否處于直立或者平躺狀態(tài)，該方法定時時間根據(jù)功耗和檢測精度要求，優(yōu)選為I秒。在②和③兩個階段，可以設置加速度傳感器在特定狀態(tài)產(chǎn)生中斷信號，利用中斷信號喚醒休眠中控制模塊，從而判斷跌倒狀態(tài)。設置矢量和加速度值小于等于0. 6個重力加速度(大于0)并且時間達到250ms時產(chǎn)生第一中斷信號，判定為②階段；設置矢量和加速度值大于3. 5個重力加速度時產(chǎn)生第二中斷信號，判定為③階段。參圖3所示，MCU (控制模塊)具體為至少有2根外部終端引腳INTl和INT2，有能夠被外部中斷和定時器中斷喚醒的低功耗模式的單片機；其中數(shù)字三軸加速度傳感器要求量程在±16g(g為地球表面重力加速度)，標準數(shù)字接口，能將內(nèi)部第一中斷信號和第二中斷信號分別映射到INTl和INT2引腳上?？刂颇K還可以包括I2C、UART、SPI等其他接口。參圖4所示，上述的跌倒檢測系統(tǒng)工作過程如下系統(tǒng)完成初始化后即進入休眠狀態(tài)，此時只有定時模塊運行，功耗達到UA級，可以減小功耗，延長電源模塊使用壽命；當定時模塊到時后控制模塊向加速度傳感器獲取用戶的姿態(tài)信息，完畢后繼續(xù)進入休眠狀態(tài)；當加速度傳感器發(fā)生第一中斷時，證明數(shù)字三軸加速度傳感器判斷有可能正在發(fā)生跌倒，控制模塊被喚醒并進入跌倒檢測程序如果在500ms內(nèi)又發(fā)生第二中斷，判斷為疑似跌倒，如未發(fā)生第二中斷，判斷為非跌倒； 疑似跌倒事件發(fā)生后，判斷疑似事件發(fā)生前IOs內(nèi)人體是否都處于站立狀態(tài)，如果是則等待15s，15s后檢測該時間段內(nèi)人體是否都處于平躺狀態(tài)，如果是，疑似跌倒升級為跌倒，如果不是，判斷為非跌倒。跌倒檢測部分的測試效果如表I所示，針對不同的跌倒姿勢各進行了 10次模擬跌倒測試，結(jié)果表明在各種情況下，本發(fā)明再跌倒檢測精確度方面均取得了比較好的效果。在功耗方面，終端的平均工作電流在ImA以內(nèi)，以采用電量為400mAh的可充電鋰電池為例，電池可供終端連續(xù)運行3月左右，達到了便攜的同時又不需頻繁充電的效果。在成本方面，終端硬件成本控制在25元左右，達到了比較好的效果。表I跌倒檢測測試效果表
權利要求
1.一種跌倒檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括 加速度傳感器，用以采集用戶的姿態(tài)信息； 控制模塊，基于所述姿態(tài)信息判斷跌倒事件； 定時模塊，使得所述控制模塊周期性休眠，所述加速度傳感器可喚醒休眠中的控制模塊； 電源模塊，為所述控制模塊和定時模塊提供工作電壓。
2.根據(jù)權利要求1所述的跌倒檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括第一接口，所述加速度傳感器連接于所述第一接口，當所述加速度傳感器測得的加速度值達到第一設定閾值時，所述加速度傳感器產(chǎn)生第一中斷信號，該中斷信號映射到所述第一接口并喚醒所述控制模塊。
3.根據(jù)權利要求2所述的跌倒檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一設定閾值小于或等于O. 6個重力加速度，且持續(xù)時間大于等于250ms。
4.根據(jù)權利要求2所述的跌倒檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還包括第二接口，所述加速度傳感器連接于所述第二接口，當所述加速度傳感器測得的加速度值達到第二設定閾值時，所述加速度傳感器產(chǎn)生第二中斷信號，該中斷信號映射到所述第二接口。
5.根據(jù)權利要求4所述的跌倒檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的第二設定閾值大于等于3.5個重力加速度。
6.根據(jù)權利要求1所述的跌倒檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器。
7.根據(jù)權利要求1所述的跌倒檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括通信模塊，用以與遠端進行通信。
8.權利要求4所述的跌倒檢測系統(tǒng)的檢測方法，其特征在于，包括控制模塊周期性進行休眠； 控制模塊在非休眠時間內(nèi)獲取加速度傳感器的姿態(tài)信息； 當加速度傳感器產(chǎn)生第一中斷信號時，控制模塊被喚醒并進入跌倒檢測程序如果在500ms內(nèi)所述加速度傳感器又產(chǎn)生第二中斷信號，判斷為疑似跌倒，否則，判斷為非跌倒；疑似跌倒事件發(fā)生后，判斷疑似跌倒事件發(fā)生前用戶是否處于站立狀態(tài)，如果是則檢測跌倒事件發(fā)生后用戶是否處于平躺狀態(tài)，如果處于平躺狀態(tài)則判斷為跌倒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種跌倒檢測系統(tǒng)，包括加速度傳感器，用以采集用戶的姿態(tài)信息；控制模塊，基于所述姿態(tài)信息判斷跌倒事件；定時模塊，使得所述控制模塊周期性休眠，所述加速度傳感器可喚醒休眠中的控制模塊；電源模塊，為所述控制模塊和定時模塊提供工作電壓。本發(fā)明還公開了上述跌倒檢測系統(tǒng)的檢測方法。本發(fā)明的跌倒檢測系統(tǒng)通過定時模塊使得加速度傳感器周期性休眠，并在緊急狀態(tài)時，其休眠狀態(tài)可被加速度傳感器喚醒，因此功耗低，同時，本發(fā)明的跌倒檢測系統(tǒng)能夠在跌倒的第一時間進行準確判斷，為報警信息的發(fā)送和人員的救治提供輔助。
文檔編號G08B21/04GK103021131SQ20121058638
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者趙偉光, 安勇, 牟榮增, 鄭斌 申請人:中科院微電子研究所昆山分所