[发明专利]一种基于MIMU的行人跌倒检测方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于MIMU的行人跌倒检测方法及装置，通过采集坐标系中三个方向坐标轴的加速度，计算坐标系下的修正俯仰角和横滚角；通过对每个坐标轴方向上的加速度、修正俯仰角和横滚角进行计算，结合经验阈值判断是否发生跌倒，若发生跌倒，结合三维坐标系x轴的加速度，绕y轴的角速度，修正俯仰角或横滚角判断跌倒方向；或者y轴的加速度，绕x轴的角速度，修正俯仰角或横滚角判断跌倒方向；角速度为所绕轴陀螺仪的测量值。解决了现有检测方式跌倒判断不准确的问题。

技术领域

本发明属于行人跌倒检测技术领域，具体涉及一种基于MIMU的行人跌倒检测方法及装置。

背景技术

微惯性测量单元(Micro Inertial Measurement Unit,MIMU)是一种微机电系统，包括微型陀螺仪、微型加速度计、专用集成电路(ASIC)、嵌入式微机和相应的导航软件；能够实现定位和检测的功能。

现如今，意外跌倒对人的健康甚至生命具有严重威胁，特别是对正处于执行任务的士兵、消防员和反恐人员来说，如果能及时对跌倒进行检测，并且正确地判断出跌倒方向，则可以对损伤进行初步判断，快速地对其进行救治，能够最大程度的挽救其生命。

目前，针对人的跌倒的自动检测方法主要有三种，一是利用监控视频，通过视频图像来判断人是否跌倒；二是通过音频或是振动对跌倒进行识别；三是利用可穿戴传感器，通过穿戴传感器数据的变化对跌倒进行识别。其中，第三种方法使用简单，自主灵活，得到了国内外很多人员的研究。在可穿戴传感器检测跌倒方法中，多数是采用三轴加速度计，结合先验阈值来检测跌倒，由于人的活动比较复杂，单纯依靠加速度计的信息难以对跌倒情况进行完全准确的识别。近来，人们逐渐采用三轴加速度计、三轴陀螺仪、压力计等多传感器的组合，结合人体运动特征参数来对跌倒进行识别。

例如，申请公布号为CN106373335A的专利申请文件，公开了一种Android手机上基于惯性技术的老人跌倒检测与智能报警方法，通过读取Android手机中加速度计、陀螺仪、磁力计等传感器测得的人体加速度、角加速度以及地磁场强度等数据；运用惯性技术计算求取偏航叫、俯仰角等人体姿态角和地理坐标系下的加速度a_x、a_y、a_z；若a_x大于加速度幅度阈值，且持续时间大于T1，表明人体处于运动状态；等待T2时间后，若偏航角或俯仰角大于角度阈值，则可判断为跌倒，否则视为人体正常运动。但是上述检测方式判据单一，容易造成误判，导致跌倒判断不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于MIMU的行人跌倒检测方法及装置，用于解决现有检测方式跌倒判断不准确的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种基于MIMU的行人跌倒检测方法，根据MIMU在鞋中的位置，确定三维坐标系，其中鞋的前后方向为x方向，垂直于鞋底面的方向为z轴方向，y轴垂直于x轴和z轴；包括以下步骤：

1)采集MIMU中三个方向加速度计的测量值，根据所述测量值计算三个方向上的加速度，以及横滚角和修正俯仰角；在所述三维坐标系下计算修正俯仰角和横滚角；所述修正俯仰角的表达式为：

所述横滚角θ的表达式为：

其中，为x轴加速度计的测量值，为y轴加速度计的测量值，为z轴加速度计的测量值；

2)判断：若z轴方向上的加速度小于第一加速度值，x轴和y轴两个方向上的加速度的合加速度大于等于第二加速度值，且修正俯仰角的绝对值大于等于第一角度或横滚角的绝对值大于等于第二角度；则判定发生跌倒。

本发明还提供了一种行人跌倒检测装置，