一種跌倒檢測方法和可穿戴式跌倒檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種跌倒檢測方法和可穿戴式跌倒檢測裝置，該方法包括：利用氣壓傳感器采集氣壓值，計算氣壓變化率；在氣壓變化率大于變化率門限值a1時，記錄下當前時刻t0以及對應時刻的氣壓值m；將從當前時刻t0開始至時刻t1結束的時間段內的氣壓值和氣壓變化率存儲到存儲模塊，并獲取氣壓值的最大值max_1和氣壓變化率的最大值max_2；判斷max_1、max_2、m與變化率門限值a2、氣壓門限值b、c之間是否滿足：max_2>a2且b<max_1?m<c；若滿足，則判斷用戶跌倒；若不滿足，則清空存儲模塊，繼續(xù)監(jiān)測氣壓變化率。通過氣壓值和氣壓變化率判斷用戶是否跌倒，過程簡單、易實現(xiàn)，實時性和準確率較高。
【專利說明】
一種跌倒檢測方法和可穿戴式跌倒檢測裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及智能電子設備技術領域，特別涉及一種跌倒檢測方法和可穿戴式跌倒 檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 跌倒是造成老年人群傷殘、失能和死亡的重要因素，嚴重影響老年人的身心健康。 隨著人口老齡化問題的日趨突出，老年人跌倒發(fā)生率也相應增高，積極關注、有效預防老年 人跌倒是造福老年人服務的一項非常重要的內容。
[0003] 目前，市場上相關的老年人監(jiān)護產品只是單純通過加速度傳感器和陀螺儀檢測老 人跌倒情況，需要采集各種行為情況下的傳感器的數(shù)據，對數(shù)據的特征進行分析，但是各種 行為類型較為復雜，檢測準確率不高，大部分跌倒檢測方案算法復雜、時效性差、很難工程 化，實用性不強，對于危害嚴重的跌倒事件來說，還不足以完全監(jiān)護使用者的行走安全。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有的跌倒檢測方案算法復雜、時效性差、準確率不高的問題，本發(fā)明提 供了一種跌倒檢測方法和可穿戴式跌倒檢測裝置。
[0005] 依據本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種跌倒檢測方法，包括：
[0006] 在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置氣壓傳感器，利用所述氣壓傳感器監(jiān)測用戶所 處環(huán)境的大氣壓強，按照設定的采樣間隔At采集氣壓值，并實時計算出氣壓變化率；
[0007] 對氣壓變化率進行監(jiān)測，在氣壓變化率大于預先設定的第一變化率門限值&1時， 記錄下當前時刻to以及對應時刻的氣壓值m;
[0008] 將從當前時刻to開始至時刻^結束的第一設定時間段內的氣壓值和氣壓變化率存 儲到存儲模塊中，并獲取其中的氣壓值的最大值max_l和氣壓變化率的最大值max_2;
[0009] 判斷氣壓值的最大值max_l、氣壓變化率的最大值max_2、t〇時刻的氣壓值m與預先 設定的第二變化率門限值a2、第一氣壓門限值b、第二氣壓門限值c之間是否滿足以下關系：
[0010] max_2>a2且b〈max_l_m〈c;
[0011] 若滿足上述關系，則判斷用戶跌倒；
[0012] 若不滿足上述關系，則清空所述存儲模塊中存儲的氣壓值及氣壓變化率，繼續(xù)監(jiān) 測氣壓變化率。
[0013] 其中，預先設定波動誤差值d，在判斷出用戶跌倒之后，所述方法還包括：
[0014] 將從時刻^開始至時刻t2結束的第二設定時間段內的氣壓值存儲到存儲模塊中， 若氣壓值始終在區(qū)間[max_l_d，max_l+d]內波動，則判斷用戶跌倒之后未起身，將用戶跌倒 的相關信息存儲到所述存儲模塊中；否則判斷用戶跌倒之后起身，將用戶跌倒的相關信息 存儲到存儲模塊中，清空所述存儲模塊中存儲的氣壓值及氣壓變化率，繼續(xù)監(jiān)測氣壓變化 率。
[0015] 其中，所述方法還包括：
[0016] 在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置蜂鳴器/揚聲器，在判斷出用戶跌倒或者判斷 出用戶跌倒之后未起身時，通過所述蜂鳴器/揚聲器發(fā)出報警信號；
[0017] 和/或，在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置移動通信模塊，通過所述移動通信模塊 向預先設定的終端設備發(fā)送用戶跌倒的報警信號；
[0018] 和/或，在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置加速度傳感器和陀螺儀，利用所述加速 度傳感器和陀螺儀獲取用戶行為的加速度和角速度，結合用戶跌倒時的加速度和角速度， 判斷用戶跌倒的方式及方向；
[0019] 和/或，在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置溫度傳感器，通過所述溫度傳感器記錄 用戶跌倒時的環(huán)境溫度。
[0020] 其中，所述按照設定的采樣間隔△ t采集氣壓值，并實時計算出氣壓變化率包括：
[0021 ] 對于每一個時刻k，計算該時刻氣壓值的預測值XiT，XiT = Xk-i+(Xk-i-Xk-2);
[0022]若預測值XiT與該時刻所述氣壓傳感器采集到的氣壓值Xk之間的差值超過預設的 誤差限度值e，即| Xk_X!T | >e，則將記錄的氣壓值Xk修正為預測值Χ!Γ;
[0023]對于每一個時刻k，根據修正后的氣壓值，米用中心差分的方法實時計算該時刻氣 壓變化率
[0024] 其中，所述采樣間隔Δ t = 20ms;
[0025] 所述第一變化率門限值&1=(3~4)Pa/s;
[0026] 所述第二變化率門限值a2 = (8~10) Pa/ s;
[0027] 所述第一氣壓門限值b = (8~10)Pa;
[0028] 所述第二氣壓門限值c = (15~18)Pa;
[0029] 所述波動誤差值d=(l~1.5)Pa;
[0030] ti-tQ= (2 ~4)s;t2-ti= (60 ~90)s〇
[0031] 依據本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種可穿戴式跌倒檢測裝置，包括氣壓傳 感器、控制器和存儲模塊；
[0032] 所述氣壓傳感器，用于監(jiān)測用戶所處環(huán)境的大氣壓強，按照設定的采樣間隔At采 集氣壓值，并將采集到的氣壓值傳輸給所述控制器；
[0033] 所述控制器，用于根據所述氣壓傳感器采集到的氣壓值實時計算出氣壓變化率； 當氣壓變化率大于預先設定的第一變化率門限值曰:時，記錄當前時刻to以及對應時刻的氣 壓值m，并將從當前時刻to開始至時刻七結束的時間段內的氣壓值和氣壓變化率存儲到所述 存儲模塊中，并獲取其中的氣壓值的最大值max_l和氣壓變化率的最大值max_2;判斷氣壓 值的最大值max_l、氣壓變化率的最大值max_2、to時刻的氣壓值m與預先設定的第二變化率 門限值a 2、第一氣壓門限值b、第二氣壓門限值c之間是否滿足以下關系:πι&Χ_2>&??3〈πι &Χ_ l-m〈c;若滿足上述關系，則判斷用戶跌倒;若不滿足上述關系，則清空所述存儲模塊中存儲 的氣壓值及氣壓變化率，并繼續(xù)監(jiān)測氣壓變化率。
[0034] 其中，所述控制器還用于，在判斷用戶跌倒之后，將從時刻tl開始至時刻t2結束的 時間段內的氣壓值存儲到所述存儲模塊中；若所述氣壓值始終在區(qū)間[max j_d，max_l+d] 內波動，則判斷用戶跌倒之后未起身，將用戶跌倒的相關信息存儲到所述存儲模塊中；否則 判斷用戶跌倒之后起身，將用戶跌倒的相關信息存儲到存儲模塊中，清空所述存儲模塊中 存儲的氣壓值及氣壓變化率，繼續(xù)監(jiān)測氣壓變化率;其中d為預先設定的波動誤差值。
[0035] 其中，所述裝置還包括蜂鳴器/揚聲器、移動通信模塊、加速度傳感器和陀螺儀以 及溫度傳感器；
[0036] 所述蜂鳴器/揚聲器，用于在所述控制器判斷出用戶跌倒或者判斷出用戶跌倒之 后未起身時，發(fā)出報警信號；
[0037] 所述移動通信模塊，用于在所述控制器判斷出用戶跌倒或者判斷出用戶跌倒之后 未起身時，向預先設定的終端設備發(fā)送用戶跌倒的報警信號；
[0038] 所述加速度傳感器和陀螺儀，用于獲取用戶行為的加速度數(shù)據和角速度數(shù)據;所 述控制器，還用于結合用戶跌倒時的加速度和角速度，判斷用戶跌倒的方式及方向；
[0039] 所述溫度傳感器，用于記錄用戶跌倒時的環(huán)境溫度。
[0040] 其中，所述控制器還用于，對于每一個時刻k，計算該時刻氣壓值的預測值Xk'xr rXi^+Uk-i-Xi^);若預測值Xk_與該時刻所述氣壓傳感器采集到的氣壓值Xk之間的差值超 過預設的誤差限度值e，即| Xk-XiT | >e，則將所述存儲模塊記錄的氣壓值Xk修正為預測值ΧιΓ; 對于每一個時刻k，根據修正后的氣壓值，采用中心差分的方法計算該時刻氣壓變化率
[0041] 其中，所述采樣間隔Δ t = 20ms;
[0042] 所述第一變化率門限值&1 = (3~4) Pa/s;
[0043] 所述第二變化率門限值a2 = (8~10) Pa/ s;
[0044] 所述第一氣壓門限值b = (8~10)Pa;
[0045] 所述第二氣壓門限值c = (15~18)Pa;
[0046] 所述波動誤差值d=(l~1.5)Pa;
[0047] ti_to= (2 ~4)s;t2-ti= (60 ~90)s。
[0048] 本發(fā)明實施例的有益效果是:本方案通過在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置氣壓 傳感器監(jiān)測大氣壓強，采集反映用戶高度變化的氣壓值并計算出氣壓變化率，通過高度的 變化范圍和變化速率來判斷用戶是否跌倒，相比于利用陀螺儀和加速度傳感器判斷用戶是 否跌倒，本方案判斷過程簡單、容易實現(xiàn)，具有較強的實時性，并且準確率更高。進一步地， 本方案在判斷用戶跌倒之后的一段時間內繼續(xù)監(jiān)測氣壓值，若氣壓值始終在氣壓最大值附 近波動，則判斷用戶跌倒之后未起身，可以反映用戶因跌倒而受到傷害的嚴重程度，作為救 助的參考數(shù)據。在一優(yōu)選實施例中，在判斷出用戶跌倒或者判斷出用戶跌倒之后未起身時， 通過述蜂鳴器/揚聲器發(fā)出報警信號；和/或，通過移動通信模塊向預先設定的終端設備發(fā) 送用戶跌倒的報警信號，從而在用戶跌倒時可以及時發(fā)出報警信號，使跌倒的用戶能夠盡 快得到救助。在另一優(yōu)選實施例中，通過對采集的氣壓值數(shù)據做平滑校正，當采集值與預測 值相差過大時，將采集值作為一個干擾數(shù)據，用預測值代替，從而避免了在監(jiān)測大氣壓強的 過程中采集的干擾數(shù)據對判斷用戶運動狀態(tài)的不良影響。在再一優(yōu)選實施例中，還可以在 用戶佩戴的可穿戴式設備中設置加速度傳感器和陀螺儀，結合用戶跌倒時的加速度和角速 度判斷用戶跌倒的方式及方向，提高跌倒監(jiān)測的精度。
【附圖說明】
[0049] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種跌倒檢測方法的流程圖；
[0050] 圖2為用戶在跌倒及正常行為下傳感器數(shù)據曲線示意圖；
[0051] 圖3為本發(fā)明實施例提供的一種可穿戴式跌倒檢測裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0052] 本發(fā)明的設計構思是：由于高度的變化是跌倒與其他行為狀況的重要區(qū)別所在， 因此利用氣壓傳感器監(jiān)測大氣壓強，通過采集的氣壓值和計算出的氣壓變化率來反映用戶 高度的變化，通過高度的變化范圍和變化速率來判斷用戶是否跌倒。
[0053]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方 式作進一步地詳細描述。
[0054]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種跌倒檢測方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明實施 例提供的跌倒檢測方法包括：
[0055]步驟S101:在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置氣壓傳感器，利用該氣壓傳感器監(jiān) 測用戶所處環(huán)境的大氣壓強，按照設定的采樣間隔At采集氣壓值，并實時計算出氣壓變化 率。
[0056]通常高度越高的位置大氣壓強越低，因此氣壓傳感器采集的氣壓值的變化反應了 用戶高度的變化，當用戶跌倒時，高度由高變低，并且高度變化的速率較大，高度的變化是 跌倒與其他行為狀況的非常重要的區(qū)別所在，但是目前僅通過加速度傳感器和陀螺儀檢測 跌倒情況無法反應用戶跌倒時的高度變化，因此本發(fā)明實施例采用氣壓傳感器監(jiān)測大氣壓 強，并實時計算氣壓變化率，據此來判斷用戶的行為狀態(tài)，直觀、實用性強，并且準確率高。 [0057]步驟S102:對氣壓變化率進行監(jiān)測，判斷氣壓變化率是否超過預先設定的第一變 化率門限值ai。當氣壓變化率大于預先設定的第一變化率門限值 &1時，執(zhí)行步驟S103;否則， 返回步驟S101，繼續(xù)實時計算氣壓變化率。
[0058]當用戶跌倒時，高度的變化率較大，因此氣壓變化率也較大。預先設置第一變化率 門限值ax，當監(jiān)測到氣壓變化率大第一變化率門限值&1時，反映出用戶高度變化的速率較 大，可初步判斷用戶可能跌倒。
[0059] 步驟S103:記錄下當前時刻to以及對應時刻的氣壓值m。
[0060]將時刻to作為用戶跌倒這一過程的初始時刻。
[0061 ]步驟S104:將從當前時刻to開始至時刻11結束的第一設定時間段內的氣壓值和氣 壓變化率存儲到存儲模塊中，并獲取其中的氣壓值的最大值max_l和氣壓變化率的最大值 max_2 〇
[0062]根據經驗或實驗，設置一個合理的時間段，如果用戶跌倒，那么在該時間段內可以 完成跌倒的整個過程，并且該時間段也不宜過長，否則會增加判斷的時間，降低時效性。本 實施例在從當前時刻to開始至時刻tl結束的時間段判斷用戶是否摔斷，將該時間段內采集 到的氣壓值和計算出的氣壓變化率存儲到存儲模塊中，并獲取其中的氣壓值的最大值max_ 1和氣壓變化率的最大值max_2,氣壓值的最大值max_l反映了用戶跌倒時的最低高度，氣壓 變化率的最大值max_2反映了用戶跌倒過程中豎直向下的最大速率。
[0063]步驟S105:判斷氣壓值的最大值max_l、氣壓變化率的最大值max_2、to時刻的氣壓 值m與預先設定的第二變化率門限值a2、第一氣壓門限值b、第二氣壓門限值c之間是否滿足 以下關系:max_2>a2且b〈max_l-m〈c。若滿足上述關系，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S106;否則，執(zhí)行步 驟S107。
[0064] 用戶跌倒的過程中，高度的變化率會很大，即用戶豎直向下速率會很大，并且從開 始跌倒的一個時間段內，該速率會逐漸增大，因此設定一個大于第一變化率門限值ai的第 二變化率門限值 &2，只有max_2>adt，用戶才有可能跌倒，否則即使用戶的高度變化很大，也 不能判斷用戶跌倒。例如用戶下樓梯或坐下的過程中，雖然高度變化很大，即氣壓值變化很 大，但是由于氣壓變化率還不夠大，不能滿足max_2>a 2,因此不能判斷用戶跌倒。
[0065] 如果用戶跌倒，那么用戶的高度必然會發(fā)生一定的變化，只有高度的變化在一個 合理的范圍內，用戶才有可能是跌倒了。氣壓最大值max_l可以反映用戶跌倒時的最低高 度，max_l-m則反映了在從當前時刻to開始至時刻七結束的時間段內，用戶高度變化的最大 值。
[0066] 首先，高度的變化不能太小，例如用戶在手部佩戴設置有氣壓傳感器的可穿戴設 備，當用戶正常行走時手臂擺動可能造成氣壓變化率很大，但是這一過程中的氣壓值的變 化很小，也就是說用戶高度變化很小，不能判斷用戶跌倒，因此設定第一氣壓門限值b，只有 當max_l-m>b時，用戶才有可能跌倒。
[0067] 其次，高度的變化不能過大，例如用戶在頭部佩戴設置有氣壓傳感器的可穿戴設 備，那么用戶跌倒時的高度變化就不應該大于用戶的身高，因此設定第二氣壓門限值c，只 有當max_l-m〈 C時，用戶才有可能跌倒，例如用戶在下電梯的過程中，氣壓變化率較大，滿足 max_2>a2的條件，但是氣壓值的變化過大，超出了合理的范圍，仍然不能判斷用戶跌倒。 [0068] 步驟S106:判斷用戶跌倒。
[0069]步驟S107:清空存儲模塊中存儲的氣壓值及氣壓變化率，之后返回步驟S101，繼續(xù) 監(jiān)測氣壓變化率。
[0070] 在判斷用戶跌倒后，可以將用戶跌倒的相關信息存儲到存儲模塊中，相關信息可 以包括用戶跌倒的時間和位置等信息，用戶跌倒之后是否起身可以反映用戶因跌倒而受到 傷害的嚴重程度，因此為了獲取用戶在跌倒之后的狀況，預先設定波動誤差值d，在判斷出 用戶跌倒之后，本發(fā)明提供的跌倒檢測方法還進一步包括：
[0071] 步驟S108:將從時刻七開始至時刻^結束的第二設定時間段內的氣壓值存儲到存 儲模塊中。
[0072] 步驟S109:判斷氣壓值是否始終在區(qū)間[max j-d，max j+d]內波動，若是，則繼續(xù) 執(zhí)行步驟S110;否則，執(zhí)行步驟S111。
[0073] 步驟S110:判斷用戶跌倒之后未起身，將用戶跌倒的相關信息存儲到存儲模塊中， 例如，可以存儲用戶跌倒的時間和位置等信息，并注明用戶該次跌倒之后一段時間內沒有 起身。
[0074] 步驟S111:判斷用戶跌倒之后起身，將用戶跌倒的相關信息存儲到存儲模塊中，例 如，可以存儲用戶跌倒的時間和位置等信息，還可以存儲用戶該次跌倒至起身之間的時間 間隔，如用戶跌倒2秒之后起身。之后，返回步驟S107。
[0075] 如果用戶因跌倒而受到的傷害并不嚴重，那么用戶應當可以在從時刻七開始至時 刻^結束的時間段內起身，氣壓傳感器采集到的氣壓值應該會降低到用戶跌倒之間的水 平，因此一旦在從時刻t開始至時刻t 2結束的時間段內氣壓傳感器采集到的氣壓值均在 max_l附近波動，可以判斷用戶跌倒之后沒有起身。
[0076] 需要說明的是，上述各門限值可以通過實驗積累數(shù)據之后調試確定，大量的實驗 數(shù)據可以保證設定的門限值適當，有助于準確判斷用戶的運動狀態(tài)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選 實施例中，采樣間隔Δ t = 20ms，第一變化率門限值ai = (3~4)Pa/s，第二變化率門限值a2 = (8~10)Pa/s，第一氣壓門限值b=(8~10)Pa，第二氣壓門限值c=(15~18)Pa，波動誤差值 d = (1~1.5)Pa，ti_to = (2~4)s，t2_ti= (60~90)s。在本優(yōu)選實施例中，利用上述參數(shù)可 以準確判斷用戶的運動狀態(tài)。
[0077] 在一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明提供的跌倒檢測方法還包括:在用戶佩戴的可穿戴式 設備中設置蜂鳴器/揚聲器，和/或設置移動通信模塊，在判斷出用戶跌倒或者判斷出用戶 跌倒之后未起身時，通過該蜂鳴器/揚聲器發(fā)出報警信號；和/或，通過該移動通信模塊，如 GPRS模塊，向預先設定的終端設備發(fā)送用戶跌倒的報警信號，如向監(jiān)護人的手機發(fā)送報警 信號。從而在用戶跌倒時可以及時發(fā)出報警信號，使跌倒的用戶能夠盡快得到救助。
[0078] 在另一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明提供的跌倒檢測方法還包括：
[0079] 在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置加速度傳感器和陀螺儀，利用該加速度傳感器 和陀螺儀獲取用戶行為的加速度和角速度。結合加速度傳感器和陀螺儀獲取的用戶跌倒時 的加速度和角速度，判斷用戶跌倒的方式及方向，如被障礙物泮倒、緩慢摔倒及用戶跌倒時 前傾、后傾、側傾的情況。對用戶未跌倒的正常行為，例如正常行走、下樓梯、下電梯、坐下 等，也可以綜合氣壓傳感器、加速度傳感器和陀螺儀的檢測數(shù)據進行判斷。如圖2所示，圖2 為用戶在跌倒及正常行為下傳感器數(shù)據曲線示意圖。
[0080] 在再一優(yōu)選實施例中，還可以在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置溫度傳感器，通 過該溫度傳感器記錄用戶跌倒時的環(huán)境溫度，在利用移動通信模塊向預先設定的終端設備 發(fā)送用戶跌倒的報警信號的同時也發(fā)送環(huán)境溫度，作為救助用戶的參考信息。
[0081] 在利用氣壓傳感器監(jiān)測大氣壓強，采集氣壓值的過程中，可能會采集到一些干擾 數(shù)據，影響對用戶運動狀態(tài)的判斷，因此，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供的跌倒檢測方法還包括 數(shù)據平滑校正的過程，具體為：
[0082] 對于每一個時刻k，計算該時刻氣壓值的預測值XiT = Xk-i+(Xk-i_Xk-2)，其中ΧιΓ為當 前時刻k對應的氣壓值的預測值，Xk-iS存儲模塊中記錄的前一時刻k-i對應的氣壓值;若預 測值ΧιΓ與該時刻氣壓傳感器采集到的氣壓值x k之間的差值超過預設的誤差限度值e，即 Xk-XiT | >e，判斷采集到的氣壓值Xk為一個干擾數(shù)據，將記錄的氣壓值Xk修正為預測值ΧιΓ。
[0083] 然后，根據修正后的氣壓值，采用中心差分的方法實時計算該時刻氣壓變化率
[0084] 基于相同的發(fā)明構思，本發(fā)明實施例還提供了一種可穿戴式跌倒檢測裝置。圖3為 本發(fā)明實施例提供的一種可穿戴式跌倒檢測裝置的結構示意圖。如圖3所示，本發(fā)明實施例 提供的可穿戴式跌倒檢測裝置包括氣壓傳感器310、控制器320和存儲模塊330;
[0085] 氣壓傳感器310監(jiān)測用戶所處環(huán)境的大氣壓強，按照設定的采樣間隔At采集氣壓 值，并將采集到的氣壓值傳輸給控制器320。
[0086] 控制器320根據氣壓傳感器310采集到的氣壓值實時計算出氣壓變化率;當氣壓變 化率大于預先設定的第一變化率門限值&1時，記錄當前時刻to以及對應時刻的氣壓值m，并 將從當前時刻to開始至時刻結束的時間段內的氣壓值和氣壓變化率存儲到存儲模塊330 中，并獲取其中的氣壓值的最大值max j和氣壓變化率的最大值max_2;判斷氣壓值的最大 值max_l、氣壓變化率的最大值max_2、to時刻的氣壓值m與預先設定的第二變化率門限值a 2、 第一氣壓門限值b、第二氣壓門限值c之間是否滿足以下關系:max_2>a2且13〈1^^111〈(3，其 中，氣壓最大值max_l反映用戶跌倒時的最低高度，max_l-m反映在從當前時刻to開始至時 刻七結束的時間段內，用戶高度變化的最大值，氣壓變化率最大值max_2反映用戶跌倒時豎 直向下的最大速率;若滿足上述關系，則判斷用戶跌倒;若不滿足上述關系，則清空存儲模 塊330中存儲的氣壓值及氣壓變化率，并繼續(xù)監(jiān)測氣壓變化率。其中，c與b的數(shù)值差與用戶 的身尚有關。
[0087]用戶跌倒時，其高度變化的速率會很快，即氣壓變化率會很大，并且在這一過程中 用戶的高度必然會發(fā)生一定的變化，只有高度的變化在一個合理的范圍內，用戶才有可能 是跌倒了，氣壓值變化的范圍過大或過小都不能判斷用戶跌倒。
[0088] 優(yōu)選地，在判斷用戶跌倒之后，控制器320還進一步將從時刻t開始至時刻t2結束 的時間段內的氣壓值存儲到存儲模塊330中，若從時刻t開始至時刻t2結束的時間段內的氣 壓值始終在區(qū)間[max_l-d，max_l+d]內波動，則控制器320判斷用戶跌倒之后未起身，將用 戶跌倒的相關信息存儲到存儲模塊330中，如用戶跌倒的時間和位置以及用戶該次跌倒之 后一段時間內沒有起身等信息；否則控制器320判斷用戶跌倒之后起身，將用戶跌倒的相關 信息存儲到存儲模塊330中，如用戶跌倒的時間和位置以及用戶該次跌倒至起身之間的時 間間隔等信息，并清空存儲模塊330中存儲的氣壓值及氣壓變化率，繼續(xù)監(jiān)測氣壓變化率， 其中d為預先設定的波動誤差值，從而可以判斷出用戶因跌倒而受到傷害的嚴重程度。 [0089] 優(yōu)選的，采樣間隔Δ t = 20ms，第一變化率門限值ai = (3~4)Pa/s，第二變化率門 限值a2= (8~10)Pa/s，第一氣壓門限值b= (8~10)Pa，第二氣壓門限值c= (15~18)Pa，波 動誤差值d = (1~1.5)Pa，ti-to = (2~4)s，t2_ti = (60~90)s，利用上述參數(shù)可以準確判斷 用戶的運動狀態(tài)。
[0090] 在一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明實施例提供的可穿戴式跌倒檢測裝置還包括蜂鳴 器/揚聲器340、移動通信模塊350、加速度傳感器和陀螺儀360以及溫度傳感器370。
[0091] 在控制器320判斷出用戶跌倒或者判斷出用戶跌倒之后未起身時，蜂鳴器/揚聲器 340發(fā)出報警信號，移動通信模塊350向預先設定的終端設備發(fā)送用戶跌倒的報警信號，如 向監(jiān)護人的手機發(fā)送報警信號。
[0092] 加速度傳感器和陀螺儀360獲取用戶行為的加速度數(shù)據和角速度數(shù)據，控制器320 結合用戶跌倒時的加速度和角速度，判斷用戶跌倒的方式及方向，如被障礙物泮倒、緩慢摔 倒及用戶跌倒時前傾、后傾、側傾的情況。對用戶未跌倒的正常行為，例如正常行走、下樓 梯、下電梯、坐下等，也可以綜合氣壓傳感器、加速度傳感器和陀螺儀的檢測數(shù)據進行判斷。 [0093]溫度傳感器370記錄用戶跌倒時的環(huán)境溫度，移動通信模塊350向預先設定的終端 設備發(fā)送用戶跌倒的報警信號的同時也發(fā)送環(huán)境溫度，作為救助用戶的參考信息。
[0094] 在另一個優(yōu)選實施例中，對于每一個時刻k，控制器320還計算該時刻氣壓值的預 測值乂1^^ = 乂1<-1+他-1^-2);若預測值乂1^與該時刻氣壓傳感器310采集到的氣壓值乂1{之間 的差值超過預設的誤差限度值e，即| Xk-XiT | >e，則將存儲模塊330記錄的氣壓值Xk修正為預 測值Xk-〇
[0095] 控制器320通過上述對氣壓傳感器310采集的氣壓值數(shù)據做平滑校正，當采集值與 預測值相差過大時，將采集值作為一個干擾數(shù)據，用預測值進行修正代替，并且對于每一個 時刻k，控制器320根據修正后的氣壓值，采用中心差分的方法計算該時刻氣壓變化率
從而避免了在利用氣壓傳感器310監(jiān)測大氣壓強、采集氣壓值的過程中， 采集到的干擾數(shù)據對判斷用戶運動狀態(tài)的不良影響。
[0096] 綜上所述，本發(fā)明提供的一種跌倒檢測方法和可穿戴式跌倒檢測裝置，與現(xiàn)有技 術相比，具有以下有益效果：
[0097] 1、通過在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置氣壓傳感器監(jiān)測大氣壓強，采集反映用 戶高度變化的氣壓值并計算出氣壓變化率，通過高度的變化范圍和變化速率來判斷用戶是 否跌倒，相比于利用陀螺儀和加速度傳感器判斷用戶是否跌倒，本方案判斷過程簡單、容易 實現(xiàn)，具有較強的實時性，并且準確率更高。
[0098] 2、在判斷出用戶跌倒或者判斷出用戶跌倒之后未起身時，通過述蜂鳴器/揚聲器 發(fā)出報警信號；和/或，通過移動通信模塊向預先設定的終端設備發(fā)送用戶跌倒的報警信 號，從而在用戶跌倒時可以及時發(fā)出報警信號，使跌倒的用戶能夠盡快得到救助。
[0099] 3、在判斷用戶跌倒之后的一段時間內繼續(xù)監(jiān)測氣壓值，若氣壓值始終在氣壓最大 值附近波動，則判斷用戶跌倒之后未起身，可以反映用戶因跌倒而受到傷害的嚴重程度，作 為救助的參考數(shù)據。
[0100] 4、通過對采集的氣壓值數(shù)據做平滑校正，當采集值與預測值相差過大時，將采集 值作為一個干擾數(shù)據，用預測值代替，從而避免了在監(jiān)測大氣壓強的過程中采集的干擾數(shù) 據對判斷用戶運動狀態(tài)的不良影響。
[0101] 5、在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置加速度傳感器和陀螺儀，結合用戶跌倒時的 加速度和角速度判斷用戶跌倒的方式及方向，提高跌倒監(jiān)測的精度。
[0102] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發(fā)明的保護范圍 內。
【主權項】
1. 一種跌倒檢測方法，其特征在于，所述方法包括： 在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置氣壓傳感器，利用所述氣壓傳感器監(jiān)測用戶所處環(huán) 境的大氣壓強，按照設定的采樣間隔At采集氣壓值，并實時計算出氣壓變化率； 對氣壓變化率進行監(jiān)測，在氣壓變化率大于預先設定的第一變化率口限值ai時，記錄下 當前時刻to W及對應時刻的氣壓值m; 將從當前時刻to開始至時刻ti結束的第一設定時間段內的氣壓值和氣壓變化率存儲到 存儲模塊中，并獲取其中的氣壓值的最大值max_l和氣壓變化率的最大值max_2; 判斷氣壓值的最大值max_l、氣壓變化率的最大值max_2、t〇時刻的氣壓值m與預先設定 的第二變化率口限值32、第一氣壓口限值b、第二氣壓口限值C之間是否滿足W下關系： max_2〉a2且b<max_l-m<c； 若滿足上述關系，則判斷用戶跌倒； 若不滿足上述關系，則清空所述存儲模塊中存儲的氣壓值及氣壓變化率，繼續(xù)監(jiān)測氣 壓變化率。2. 如權利要求1所述的跌倒檢測方法，其特征在于，預先設定波動誤差值d，在判斷出用 戶跌倒之后，所述方法還包括： 將從時刻tl開始至時刻t2結束的第二設定時間段內的氣壓值存儲到存儲模塊中，若氣 壓值始終在區(qū)間[max_l-d，max_l+d]內波動，則判斷用戶跌倒之后未起身，將用戶跌倒的相 關信息存儲到所述存儲模塊中；否則判斷用戶跌倒之后起身，將用戶跌倒的相關信息存儲 到存儲模塊中，清空所述存儲模塊中存儲的氣壓值及氣壓變化率，繼續(xù)監(jiān)測氣壓變化率。3. 如權利要求2所述的跌倒檢測方法，其特征在于，所述方法還包括： 在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置蜂鳴器/揚聲器，在判斷出用戶跌倒或者判斷出用 戶跌倒之后未起身時，通過所述蜂鳴器/揚聲器發(fā)出報警信號； 和/或，在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置移動通信模塊，通過所述移動通信模塊向預 先設定的終端設備發(fā)送用戶跌倒的報警信號； 和/或，在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置加速度傳感器和巧螺儀，利用所述加速度傳 感器和巧螺儀獲取用戶行為的加速度和角速度，結合用戶跌倒時的加速度和角速度，判斷 用戶跌倒的方式及方向； 和/或，在用戶佩戴的可穿戴式設備中設置溫度傳感器，通過所述溫度傳感器記錄用戶 跌倒時的環(huán)境溫度。4. 如權利要求3所述的跌倒檢測方法，其特征在于，所述按照設定的采樣間隔At采集 氣壓值，并實時計算出氣壓變化率包括： 對于每一個時刻k，計算該時刻氣壓值的預測值Xk-，Xk- = Xk-i+(Xk-i-Xk-2); 若預測值XiT與該時刻所述氣壓傳感器采集到的氣壓值Xk之間的差值超過預設的誤差 限度值e，即I Xk-XiT I〉e，則將記錄的氣壓值Xk修正為預測值XiT; 對于每一個時刻k，根據修正后的氣壓值，采用中屯、差分的方法實時計算該時刻氣壓變 化率5. 如權利要求2-4任一項所述的跌倒檢測方法，其特征在于： 所述采樣間隔At = 20ms; 所述第一變化率口限值m=(3~4)化/s; 所述第二變化率口限值32=(8~10)Pa/s; 所述第一氣壓口限值b =( 8~10) Pa; 所述第二氣壓口限值c=(15~18)Pa; 所述波動誤差值d = (1~1.5)化； t廣 to= (2~4)s;t2_ti= (60~90)s。6. -種可穿戴式跌倒檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括氣壓傳感器、控制器和存儲 模塊； 所述氣壓傳感器，用于監(jiān)測用戶所處環(huán)境的大氣壓強，按照設定的采樣間隔At采集氣 壓值，并將采集到的氣壓值傳輸給所述控制器； 所述控制器，用于根據所述氣壓傳感器采集到的氣壓值實時計算出氣壓變化率；當氣 壓變化率大于預先設定的第一變化率口限值ai時，記錄當前時刻toW及對應時刻的氣壓值 m，并將從當前時刻to開始至時刻ti結束的時間段內的氣壓值和氣壓變化率存儲到所述存儲 模塊中，并獲取其中的氣壓值的最大值max_l和氣壓變化率的最大值max_2;判斷氣壓值的 最大值max_l、氣壓變化率的最大值max_2、t〇時刻的氣壓值m與預先設定的第二變化率口限 值曰2、第一氣壓口限值b、第二氣壓口限值C之間是否滿足W下關系:111日義_2〉日2且13<1]1日義_1-111< C;若滿足上述關系，則判斷用戶跌倒;若不滿足上述關系，則清空所述存儲模塊中存儲的氣 壓值及氣壓變化率，并繼續(xù)監(jiān)測氣壓變化率。7. 如權利要求6所述的可穿戴式跌倒檢測裝置，其特征在于，所述控制器還用于，在判 斷用戶跌倒之后，將從時刻tl開始至時刻t2結束的時間段內的氣壓值存儲到所述存儲模塊 中；若所述氣壓值始終在區(qū)間[max_l-d，max_l+d]內波動，則判斷用戶跌倒之后未起身，將 用戶跌倒的相關信息存儲到所述存儲模塊中；否則判斷用戶跌倒之后起身，將用戶跌倒的 相關信息存儲到存儲模塊中，清空所述存儲模塊中存儲的氣壓值及氣壓變化率，繼續(xù)監(jiān)測 氣壓變化率;其中d為預先設定的波動誤差值。8. 如權利要求7所述的可穿戴式跌倒檢測裝置，其特征在于，所述裝置還包括蜂鳴器/ 揚聲器、移動通信模塊、加速度傳感器和巧螺儀W及溫度傳感器； 所述蜂鳴器/揚聲器，用于在所述控制器判斷出用戶跌倒或者判斷出用戶跌倒之后未 起身時，發(fā)出報警信號； 所述移動通信模塊，用于在所述控制器判斷出用戶跌倒或者判斷出用戶跌倒之后未起 身時，向預先設定的終端設備發(fā)送用戶跌倒的報警信號； 所述加速度傳感器和巧螺儀，用于獲取用戶行為的加速度數(shù)據和角速度數(shù)據;所述控 制器，還用于結合用戶跌倒時的加速度和角速度，判斷用戶跌倒的方式及方向； 所述溫度傳感器，用于記錄用戶跌倒時的環(huán)境溫度。9. 如權利要求8所述的可穿戴式跌倒檢測裝置，其特征在于，所述控制器還用于，對于 每一個時刻k，計算該時刻氣壓值的預測值乂1^，乂1^ = 乂1<-1+^1<-1-乂1<-2);若預測值乂1^與該時刻 所述氣壓傳感器采集到的氣壓值Xk之間的差值超過預設的誤差限度值e，即|Χι^-ΧιΓ|〉θ，βυ 將所述存儲模塊記錄的氣壓值Xk修正為預測值XiT;對于每一個時刻k，根據修正后的氣壓 值，采用中屯、差分的方法計算該時刻氣壓變化率10.如權利要求7-9所述的可穿戴式跌倒檢測裝置，其特征在于： 所述采樣間隔Δ t = 20ms; 所述第一變化率口限值m=(3~4)化/s; 所述第二變化率口限值32=(8~10)Pa/s; 所述第一氣壓口限值b =( 8~10) Pa; 所述第二氣壓口限值c=(15~18)Pa; 所述波動誤差值d = (1~1.5)化； t廣 to= (2~4)s;t2_ti= (60~90)s。
【文檔編號】G08B21/04GK106097654SQ201610601474
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610601474.0, CN 106097654 A, CN 106097654A, CN 201610601474, CN-A-106097654, CN106097654 A, CN106097654A, CN201610601474, CN201610601474.0
【發(fā)明人】趙志剛, 尹偉彬, 陳茁, 張向東, 方華斌, 溫立
【申請人】歌爾股份有限公司