[发明专利]一种摔倒报警系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种摔倒报警系统和方法，尤其涉及一种利用模糊自适应检测摔倒的摔倒报警系统和方法。

背景技术

父辈随着年龄的增加，身体和脑力机能逐步退化，老年人跌倒的发生率高、后果严重，如果老人摔倒后产生昏迷，那么情况就更加危急。这也成为高龄老年人首位伤害或者死亡原因。我国人群中跌倒在意外伤害死因顺位中排在第4位，而65岁以上的老年人中则位居首位，并随年龄的增加跌倒的死亡率急剧上升，85岁以上的老年人中达到了高峰。所以设计一款能够精确检测老人实时状态并及时将老人摔倒的状态告知家人的装置十分必要。

在现有技术中，针对惯性摔倒检测技术一般有两种方式，一种为采用神经网络模式识别的方法，此类方法需要较多的硬件资源，对硬件处理速度的要求较高，并且针对不同的用户建立神经网络，过程复杂，可复制性差；另一种是通过三轴加速度向量取模，并设定阈值判断摔倒的方法，此类方法简单易操作，实时性强，但是判断过于简单，误判率高。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种摔倒报警系统和方法，该系统和方法简单易操作，实时性强，且判断精度高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种摔倒报警系统，包括单片机，单片机内存储有能够判断是否为摔倒状态的编程模块，所述单片机的数据输入端连接惯性数据采集单元，以及定位接收单元；所述单片机的数据输出端连接有音频单元和无线通讯单元，无线通讯单元与指定终端相连，将待测者的摔倒状态以及位置信息发送至指定终端。

所述惯性数据采集单元包括采集加速度信号的加速度传感器，以及采集角速度信号的陀螺仪。

惯性数据采集单元与单片机之间设置有低通滤波器，低通滤波器将惯性数据采集单元中采集的惯性数据滤波，以排除干扰数据。

摔倒报警系统还包括操作该报警系统运行的显示按键单元，该单元包括显示屏，显示屏的下方设置有多个设定按键，显示屏与设定按键之间还设置有在紧急状态下的报警按键，报警按键的两侧分别设置有确定按钮以及否定按钮。

一种摔倒报警方法，包括以下步骤：

1)采集待测者三个方向上的加速度以及角速度，并形成加速度向量以及角速度向量；

2)对采集到的加速度向量以及角速度向量滤波，形成采样加速度向量以及采样角速度向量；

3)将采样加速度向量合成形成合成加速度，并对合成加速度进行阈值判断，初步判定是否为可能的摔倒状态；将合成加速度与设定阈值比较，若合成加速度不小于设定阈值，则判定待测者正常；若合成加速度小于设定阈值，则判定待测者可能摔倒；

4)将采样加速度向量以及采样角速度向量敏感化处理；

5)设定采样窗口合成采样矩阵；

6)对采样窗口中的采样矩阵模糊化处理以判定是否摔倒；

7)将摔倒信号传输至指定终端以实现摔倒报警。

所述步骤3)中阈值的设定具体方法包括以下步骤：

a.在每日中划分多个时间区段；

b.记录每个时间区段中的合成加速度的振幅；

c.累计每个时间区段中合成加速度振幅超过预设值的数量；

d.根据累计数量确定每个时间区段中的区段运动强度；

e.根据下述公式确定设定阈值：

T_Acc＝T_exp+a·(E-E_exp)，其中T_Acc表示设定阈值，单位为m/s²；T_exp和参数a分别为经过试验得到的阈值预设参数和预设放大比例系数。E为区段运动强度，E_exp为区段运动强度的预设参数。

所述步骤4)具体为：将采样加速度向量以及采样角速度向量中对于摔倒事件关联度低的数据合成再处理或弃除；对于摔倒事件中关联度高的数据放大处理。

若阈值判定中判断结果为摔倒，就会触发窗口判定，窗口判定接收来自矩阵化处理单元的采样矩阵。

所述步骤5)中设定采样窗口合成采样矩阵具体过程如下：阈值判定为摔倒后，从获得下一个采样加速度和采样角度数向量的采样时间点开始，每隔一定时间设立一个窗口判定采样时间点t_j，共设立m个，t₁ t₂ Λ t_m，在每个窗口判定采样时间点采集来自数据敏感化处理单元的n维数据，形成采样矩阵S：