[发明专利]一种基于多序贯概率比检验的跌倒检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于多序贯概率比检验的跌倒检测方法及装置，涉及医疗器械技术领域。包括上肢力传感器和下肢超声波传感器阵列，上肢力信号通过已经辨识出来的导纳控制模型得到速度响应信号，下肢超声波传感器阵列解算出用户运动的实时坐标，进而得到位移量，通过卡尔曼滤波算法进行多传感器数据融合，最终将融合后的数据进行基于多序贯概率比检验，判断用户是否发生跌倒。本发明解决了助行器的跌倒检测问题，降低了处理器的数据处理量，多序贯概率比检验算法解决了序贯概率比检验(sequential probability ratio test，SPRT)的单一性和延迟性，具有更快的检测速度，提高了助行器使用的安全性。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于多序贯概率比检验的跌倒检测方法及装置。

背景技术

我国是老年人口最多的国家，未来老年人口数还会一直增长，老龄化带来的一系列问题将会成为我国急需解决的重点问题。老年人通常会患有肌肉萎缩，骨质疏松，视力和听力的下降以及器官退化引起的相关疾病，使得老年人难以独自完成基本的日常活动，带来很多不便。智能助行器是一种可以帮助老年人进行日常行走和恢复锻炼的一种医疗设备，目前具有跌倒检测功能的助行器很少，并且大多数采用了视觉传感器和穿戴式传感器来检测跌倒。

基于视觉传感器的跌倒检测方法是利用深度摄像头来实时获取用户在行走时的图像，通过神经网络等相关图像算法识别人体姿态，以判断是否发生跌倒，该方法的缺点是相关的算法较为复杂，对处理器要求高，并且摄像头容易受到光线等因素干扰；基于穿戴式传感器的跌倒检测方法需要在用户身上安装姿态传感器，采集运动信号，用以识别用户姿态，该方法的缺点是要求用户必须穿戴特定的传感器，增加了设备的使用难度，用户的舒适感较差。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于多序贯概率比检验的跌倒检测方法及装置，解决助行器的跌倒检测问题，降低了处理器的数据处理量，解决SPRT的单一性和延迟性，具有更快的检测速度，提高了助行器使用的安全性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是解决助行器的跌倒检测问题，降低处理器的数据处理量，增快检测速度，提高安全性和舒适感。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于多序贯概率比检验的跌倒检测方法，包括以下步骤：

步骤1、上肢力信号通过已经辨识出来的导纳控制模型得到速度响应信号；

步骤2、下肢超声波传感器阵列解算出用户运动的实时坐标，进而得到位移量；

步骤3、通过卡尔曼滤波算法进行多传感器数据融合；

步骤4、融合后的数据进行基于多序贯概率比检验，判断用户是否发生跌倒。

进一步地，所述步骤1上肢力信号通过上肢力传感器检测。

进一步地，所述步骤1基于两参数模型的系统辨识方法，得到所述导纳控制模型的惯量M和阻尼系数C，并通过实验测试，得到了与理论相符的速度响应曲线。

进一步地，所述步骤2下肢超声波传感器阵列检测用户行走时双腿的运动状态。

进一步地，所述步骤2检测用户行走时双腿的运动状态，以用户双腿在地面投影的中点作为一次运动的参考点，可得到双腿在助行器X轴和Y轴方向的距离，从而可以计算出用户坐标得到用户的位移。

进一步地，所述下肢超声波传感器阵列检测的工作方式包括趴卧式使用工作方式和手推式使用工作方式。

进一步地，所述下肢超声波传感器阵列检测趴卧式使用工作方式时驱动前端的超声波传感器。

进一步地，所述下肢超声波传感器阵列检测手推式使用工作方式时驱动后端的超声波传感器。