[发明专利]一种老年人跌倒报警系统、报警方法及报警器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种老年人跌倒报警系统、报警方法及报警器，属于老年人监护保健技术领域。

背景技术

跌倒是对老年人健康乃至生命的严重威胁，也给社会带来沉重的负担。在我国，跌倒是65岁以上老年人首位伤害死因。通过多传感器获取人体跌倒行为的运动学数据进行准确识别和及时预警，从而减小老年人跌倒带来的伤害具有重要意义。

目前，精准的跌倒报警器主要存在以下两个方面的问题：（1）跌倒报警不精准；（2）产品装置功能单一。

现有技术中，针对老年人跌倒的自动检测方法主要有3种：1）通过视频检测；2）音频和振动识别；3）通过随身佩戴的装置，它们能够即时检测出跌倒。第3种方法使用简单，价格低廉，易于与现有的无线通信技术、智能识别技术等相结合，从而达到较好的检测/报警效果。其中基于三维加速度传感的系统成为目前国内外研究跌倒检测的主要趋势，加速度阈值是最常见的跌倒判定方式。然而，由于人体日常行为活动比较复杂，根据先验阈值的跌倒判别算法在实际应用中存在不同程度的误判，单纯依据加速度传感器的信息难以进行跌倒行为的准确判断。

跌倒报警不精确。表现在以三轴加速度传感器、双轴陀螺仪、微处理器和无线通信模块为核心的跌倒行为实时检测系统的跌倒识别算法不是十分精确，尤其是表现在侧翻状态下的检测算法，误差较大。

产品装置功能单一表现在目前市场上大多数跌倒报警器仅有一个报警功能，这对于使用于老人产品来讲功能远远不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种结构组成合理，使用方便可靠，能提高报警的精确度，拓展使用辅助功能的老年人跌倒报警系统、报警方法及报警器。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种老年人跌倒报警系统，它主要由传感单元、微处理器单元和无线通信模块组成，所述的微处理器单元主要包括一外配有数据存储器的SMT32系列单片机，该SMT32系列单片机外设有A/D转换器、高速SPI总线以及USART接口，片内总线包括DMA通道；所述的A/D转换器分别通过外接的两路低通滤波电路连接有三轴加速度传感器和双轴陀螺仪，且所述三轴加速度传感器和双轴陀螺仪构成所述的传感单元；所述的SMT32系列单片机通过无线通信模块连接于可将处理好的数据上传的上位机；

本发明所述的SMT32系列单片机还相接有LCD显示屏、按键、蓝牙、ACPS模块，通过音频电路外接扬声器和听筒；所述的SMT32系列单片机连接有一配置SIM卡的充电电源。

本发明所述的双轴陀螺仪选择InvenSense公司的双轴MEMS陀螺仪IDG—300，其量程为±500°/s；所述的三轴加速度传感器采用飞思卡尔半导体的三轴MEMS加速度传感器MMA7260Q，其最大量程为±6gn；在±6gn量程时灵敏度为200mV/g。

一种利用所述老年人跌倒报警系统进行的报警方法，所述的报警方法是：基于人体运动特性参数的跌倒识别算法，利用三轴加速度传感器监测加速度特征，利用双轴陀螺仪监测角速度的变化，通过相连的STM系列单片机接收加速度值与角速度值并提取特征量作为判断依据，将角速度传感器及时监测到的角速度值作为跌倒征兆与日常活动进行区别，并结合加速度信号得到的姿态分析判断出最终是否跌倒，并在判断跌倒后进行报警。

本发明所述的跌倒识别算法是：首先建立人体坐标系，在跌倒的过程中与标准参照系之间会产生比较大的差值；在人体跌倒过程中，无论朝向哪个方向，竖直方向的速度和位置会发生变化，加速度和俯角也都会产生较大范围的变化，因此，用加速度值与角速度值提取特征量可以作为判断的依据；

通过对摔倒数据的分析，采用阈值判别法设计摔倒检测算法，α_n为合加速度值，θ为俯仰角的值，∆θ为当前时刻相对于开始判断时刻的俯仰角的增加量。阈值门限FT1为摔倒时极小值，取0.20g_n;摔倒过程中在一定时间内加速度值迅速增大，同时俯仰角也会增大，令门限值FT2取为3.90g_n;门限值FT3取4.80g_n,在俯仰角增大接近至75^。时，超过FT3的情形可以判定为摔倒。

一种安装有所述老年人跌倒报警系统的报警装置，它包括一内安装有老年人跌倒报警系统的壳体，所述的壳体上部正面安装有LED显示屏，上端边安装有耳机孔，一侧边安装有电源开关；中部正面设置有文字标签插卡；下部正面分别安装有各种功能键；下部的反面至少配置有电池盖，内部相应地设置有安装有电池的电池盒。