[发明专利]一种基于足底压力和三轴加速度传感器的摔倒判定方法

说明书

本发明公开了一种基于足底压力和三轴加速度传感器的摔倒判定方法，包括：判断足底压力差值是否达到设定阈值；每隔0.25秒采集足底压力与三轴加速度数据一次；求出该0.25秒内的足底压力均值和三轴加速度均值；求出该0.5秒内的足底压力变化率和三轴加速度变化率；判断使用者两只脚0.5秒内的足底压力变化率是否均为负值；判断使用者两只脚0.5秒内的足底压力变化率和三轴加速度变化率的绝对值是否达到各自设定的摔倒阈值；判断连续3秒内的足底压力变化率是否出现正值。本发明利用足底压力和三轴加速度数据变化率实现对使用者的摔倒判定，且有摔倒二次辅助判定保证检测结果的准确性。

技术领域

本发明属于摔倒警报领域，特别是涉及一种基于足底压力和三轴加速度传感器的摔倒判定方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展和医疗水平的不断提高，人均寿命也相应延长，人口老龄化趋势更加严重，老人的健康及安全成为人们关注的热点。由于身体机能减退，多患有高血压等慢性疾病，加之腿脚不便，老人发生意外摔倒的机率也随之增加。老人意外摔倒后如若得不到及时的治疗，很可能间接导致死亡。如果以鞋子为载体，研究出一种可以准确实时检测老年人摔倒的方法，就能够第一时间发现老人发生摔倒，及时通知救援人员对老人进行救助，能为老人的生命安全提供保障。

常见的可穿戴式摔倒检测设备如一键拨号报警器、电话手表、腰带、腕带和鞋子等。其中鞋子是人们的必需品，相比其他穿戴物品，老人对鞋子不会存在任何抵触且不会遗忘，即使不结合其他设备，也是穿戴式摔倒检测设备中最佳的解决方案。

现有的摔倒检测鞋类产品中主要结合多种传感器采集相应特征数据判定摔倒，包括多轴加速度传感器、压力传感器、心率传感器、温度传感器和距离传感器等，对于摔倒这一短暂过程，足底压力和加速度变化相对来说是最明显的，是用来描述摔倒的最佳特征。

目前基于压力和多轴加速度传感器的摔倒检测鞋子在摔倒检测算法方面仍然存在一些不足，一方面表现为只要采集到的压力或加速度数据达到摔倒阈值就立即触发报警，误判率较高；另一方面不能很好地将类似摔倒的姿态数据和真实的摔倒数据区分开，将坐下、行走、跳跃和摔倒后的起身等误判为摔倒。

发明内容

本发明的目的是实现一种基于足底压力和三轴加速度传感器的摔倒判定方法，该方法利用足底压力和三轴加速度数据变化率实现对使用者的摔倒判定，且有摔倒二次辅助判定保证检测结果的准确性，可以解决现有的摔倒检测鞋类存在摔倒误判的问题。

本发明通过以下技术方案实现：一种基于足底压力和三轴加速度传感器的摔倒判定方法，所述摔倒判定方法包括以下步骤：

步骤1判断足底压力差值是否达到设定阈值，若是，则执行步骤2；否则，重新执行步骤1；

步骤2每隔0.25秒采集足底压力与三轴加速度数据一次；

步骤3根据相邻两次采集采集到的足底压力与三轴加速度，求出该0.25秒内的足底压力均值和三轴加速度均值；

步骤4根据相邻两段0.25秒的足底压力均值和三轴加速度均值，求出该0.5秒内的足底压力变化率和三轴加速度变化率；

步骤5判断使用者两只脚0.5秒内的足底压力变化率是否均为负值，若是，则进入步骤6；否则，重新执行步骤5；

步骤6判断使用者两只脚0.5秒内的足底压力变化率和三轴加速度变化率k_xi、k_yi、k_zi的绝对值是否达到各自设定的摔倒阈值，若是，则执行步骤7；否则，重新执行步骤6；

步骤7判断连续3秒内的足底压力变化率是否出现正值，若是，则返回步骤1；否则，判定为使用者为摔倒状态。