[发明专利]一种人体跌倒判定方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于智能穿戴技术领域，尤其涉及一种人体跌倒判定方法及人体跌倒判定装置。

背景技术

跌倒是危害老年人及其他特殊人群的重要因素之一。跌倒已经成为老人伤害死亡的头号杀手。及时的跌倒检测和救助可以为治疗和抢救赢得宝贵时间，对提高老人的独立生活能力、保障其健康和提高医疗监护水平都具有非常重要的作用。

目前市场上的智能模块进行人体跌倒的算法，多是基于佩戴在身体腰部或以上部位，利用跌倒时的加速度变化判定是否跌倒。少部分智能模块置于脚底，判定跌倒采取的是预判方式，即根据跌倒前会有一段时间加速度增大过程，这种判断误判的概率较大。

目前已有的跌倒检测方法可以大致分为三类：一类是基于视频的检测方法。该方法通过在环境中布设彩色或深度摄像头，利用图像处理技术来检测用户跌倒。此方法不需要用户穿戴设备且有较成熟的算法支持，但监测范围有限，易受光线等环境因素影响，且不利于保护用户隐私。另一类是基于环境变量的方法。基于环境变量的方法通过在环境中布设压力、震动和声音等传感器件来综合判断用户的跌倒。此方法原理简单且受环境因素影响较小，但布设成本高且监测范围受限。还有一类是基于穿戴式装置所采集的运动传感器(例如加速度计、陀螺仪等)数据的检测方法。现有技术中，通常将集成了运动传感器的装置，固定在用户特定身体部位(如胸前、腰部、腿部等)，通过识别特定部位的运动和姿态来判断用户跌倒。此方法不受监测范围限制，可以实现连续实时检测，但由于要求在身体特定位置穿戴较为不便的感知设备，对用户日常生活带来很大的干扰性，限制了此类方法的实际应用和推广。

近年来，涌现出越来越多的新型可穿戴设备，例如智能眼镜、智能腕带、智能手表、智能鞋子等，这些新型可穿戴设备降低了对设备穿戴位置的限制，因此，可以考虑将跌倒检测装置融入到新型可穿戴设备以减小检测装置对用户生活的干扰。然而，这些新型可穿戴设备对应的穿戴位置的运动灵活性较高，这导致运动传感器所采集的人体运动数据具有更高的复杂性和多样性，使用传统的检测方法难以同时获得高检测率和低误警率。

因此，当前迫切需要一种适合于能够基于具有高度复杂性和多样性的运动数据(例如头部运动数据)实现高检测率和低误警率的跌倒检测解决方案。

本发明中智能模块置于脚底，是基于对人体跌倒行为过程的大量的分析，对跌倒后及之前的极短时间的状态进行分析，综合分析侧向、纵向的加速度变化后进行判断是否跌倒。这种算法避免了大量误报，提高了跌倒判断的准确性。

发明内容

本发明提出了一种判断准确率高、低误警率的人体跌倒判定方法。

本发明还提供了一种判断准确率高、低误警率的人体跌倒判定装置。

本发明采用的技术方案是：

一种人体跌倒判定方法，其具体步骤包括：

(1)对人体的x轴、y轴、z轴方向的加速度进行采集，并分别设置x轴、y轴、z轴方向的加速度阈值；

(2)当采集到x轴、y轴方向的加速度突增，并分别超过相应的加速度阈值时，对z轴方向的加速度与z轴方向的加速度阈值进行比对；

(3)当z轴方向的加速度小于z轴方向的加速度阈值时，判定为跌倒行为。本发明基于三轴加速度阈值的检测算法，通过三轴加速度的动作，判断是否跌倒，判断更直接简单，同时判断准确率高、低误警率。

进一步，还包括步骤(4)发生跌倒行为后发出跌倒警报信号并及时通知监护人。

进一步，步骤(1)中采集的加速度进行数据滤波。

进一步，数据滤波采用卡尔曼滤波方法。

一种人体跌倒判定装置，水平安装并封藏在鞋底内部，包括壳体，其特征在于：所述壳体内安装有电路板、充电线圈、可充电锂电池，所述充电线圈与电路板之间设有隔离片，所述可充电锂电池与电路板连接，所述电路板内集成有人体跌倒判定模块，所述人体跌倒判定模块用于根据三轴加速度与预设加速度阈值比对来判定是否存在跌倒行为。本发明装置设置于鞋底并通过人体跌倒判定模块判定跌倒行为，误判率低；并且通过充电线圈进行无线充电方式对可充电锂电池进行充电，因此无需拆下人体跌倒判定装置进行充电，使用方便。

进一步，所述人体跌倒判定模块包括主处理器和协处理器，协处理器上连接有用于采集三轴加速度的三轴加速度传感器，所述协处理器与主处理器连接，所述主处理器上连接有用于电话语音通知监护人的eSIM卡。

进一步，所述协处理器上还连接有蓝牙2.4G天线。