一种透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法及系统，方法包括：对透射式智能超表面进行周期性切换配置；获取当前切换周期透射式智能超表面的配置下的多天线接收机的接收天线信号；根据所述接收天线信号提取特征向量；将所述特征向量输入编码

【技术实现步骤摘要】
一种透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法与系统


[0001]本专利技术涉及跌倒检测领域，特别是涉及一种透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法与系统。

技术介绍

[0002]基于视频的跌倒检测系统是计算机连接摄像头，通过摄像头捕捉图像或者视频，从其中提取人体的姿势，根据人体的姿势，判断人体是否发生跌倒的系统。
[0003]基于雷达/WIFI的跌倒检测系统是利用已有的雷达/WIFI发射机和接收机，通过分析接收的雷达/WIFI信号受到人体不同姿势动作导致的统计特征的不同影响，从而分析人员的姿势，判断是否跌倒的系统。
[0004]然而，由于在空间中传播的无线信号在接收端叠加，接收信号中含有的关于空间的信息混杂在一起，不能被有效提取，接收信号中含有的空间信息维度低，这导致基于雷达/WIFI的跌倒检测系统需要依靠人体动作带来的接收信号统计特征变化进行识别，识别精度不足。
[0005]基于智能超表面的姿势识别和点云提取相关的系统是指，基于反射式智能超表面的波束赋形能力，使用无线收发机提取空间中的反射系数，采用了监督学习的方法，从而实现对于人体姿势识别或者空间内的反射体识别的系统。
[0006]基于反射式超表面的姿势识别系统需要增加额外的信号发射源，增加系统的复杂度。
[0007]基于传感器的跌倒检测系统是指基于人员佩戴的智能监控设备提供的人体的位置、速度、角速度以及心跳、血压等信息，实现对于人体姿势的检测和跌倒的检测。然而，该种系统依赖人员持续佩戴智能传感器，对于未佩戴传感器的人员无法进行跌倒检测。
[0008]因此，需要设置无需佩戴智能传感器且无需额外内部信号发射源就可以的在空间内实现高精度跌倒检测的方法。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法与系统，无需额外内部信号源，无需通过佩戴智能传感器即可在空间内实现跌倒检测。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0011]一种透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法，包括：
[0012]对透射式智能超表面进行周期性切换配置；
[0013]获取当前切换周期透射式智能超表面的配置下的多天线接收机的接收天线信号；
[0014]根据所述接收天线信号提取特征向量；
[0015]将所述特征向量输入编码
‑
译码器神经网络，得到重构特征向量；
[0016]根据所述特征向量和所述重构特征向量确定跌倒指数；
[0017]判断所述跌倒指数是否大于设定跌倒阈值，得到第一判断结果；
[0018]若所述第一判断结果表示所述跌倒指数大于设定跌倒阈值，则确定人员发生跌倒；
[0019]若所述第一判断结果表示所述跌倒指数小于或者等于设定跌倒阈值，则确定人员处于正常状态。
[0020]可选的，所述对透射式智能超表面进行周期性切换配置之前，还包括：
[0021]确定所述透射式智能超表面的最优配置；
[0022]根据所述最优配置下的接收天线信号进行人员检测。
[0023]可选的，所述确定所述透射式智能超表面的最优配置，具体包括：
[0024]对所述透射式智能超表面进行初始配置；
[0025]获取透射式智能超表面初始配置下的多天线接收机的接收天线信号；
[0026]根据所述透射式智能超表面初始配置下的多天线接收机的接收天线信号进行优化配置，确定透射式智能超表面的最优配置。
[0027]可选的，所述根据所述最优配置下的接收天线信号进行人员检测，具体包括：
[0028]对所述透射式智能超表面进行最优配置；
[0029]获取最优配置下的接收天线信号；
[0030]判断所述最优配置下的接收天线信号的方差在设定周期内是否大于设定阈值，得到第二判断结果；
[0031]若所述第二判断结果表示所述最优配置下的接收天线信号的方差在设定周期内大于设定阈值，则确定人员进入；若所述第二判断结果表示所述最优配置下的接收天线信号的方差在设定周期内小于或者等于设定阈值，则确定当前待测空间内无人员进入并返回步骤“获取最优配置下的接收天线信号”。
[0032]可选的，所述编码
‑
译码器神经网络的预训练过程具体包括：
[0033]以所述特征向量为所述编码
‑
译码器神经网络的输入，以重构特征向量为输出，以重构特征向量和输入的所述特征向量之间的平均误差为损失函数，对神经网络进行优化训练，确定所述编码
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译码器神经网络的权重及平均跌倒指数。
[0034]可选的，所述设定跌倒阈值为设定倍数的训练数据集内平均跌倒指数。
[0035]可选的，所述若所述第一判断结果表示所述跌倒指数小于或者等于设定跌倒阈值，则确定人员处于正常状态之后还包括：
[0036]判断所述最优配置下的接收天线信号的方差在设定周期内是否小于设定阈值，得到第三判断结果；
[0037]若所述第三判断结果表示所述最优配置下的接收天线信号的方差在设定周期内小于设定阈值，则获取人员处于正常状态时对应的特征向量；
[0038]根据所述人员处于正常状态时对应的特征向量对所述编码
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译码器神经网络的权重和平均跌倒指数进行更新。
[0039]一种透射式智能超表面辅助的跌倒检测系统，所述透射式智能超表面辅助的跌倒检测系统应用如上述任意一项所述的透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法，所述透射式智能超表面辅助的跌倒检测系统包括：透射式智能超表面、多天线接收机和计算机；
[0040]所述透射式智能超表面设置在房间中靠近外部环境信号源的一侧墙壁上；所述透射式智能超表面包括透射式超表面和超表面智能控制电路；所述透射式超表面包括多个透
射超材料单元；多个所述透射超材料单元铺设在所述一侧墙壁上；所述超表面智能控制电路用于控制所述透射式超表面的配置；所述透射式智能超表面用于对所述环境信号源进行波束赋形；所述多天线接收机用于将经过所述波束赋形后的射频信号转换为接收天线信号；所述计算机用于接收所述接收天线信号并根据所述接收天线信号判断人员是否发生跌倒。
[0041]可选的，所述透射超材料单元包括镜像对称设置的两个表面层；所述表面层包括二极管、铜制印刷电路和与所述铜制印刷电路连接的介质板；所述二极管连接两个所述表面层的所述铜制印刷电路；所述二极管还与所述超表面智能控制电路连接。
[0042]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0043]本专利技术提供的一种透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法与系统，通过透射式智能超表面对环境信号源透射的信号进行波束赋形，对多天线接收机的接收天线信号进行特征提取，再利用编码
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译码器神经网络进行重构，从而确定跌倒系数，进而确定人员是否发生跌倒。本专利技术无需通过佩戴智能传感器也无需额外的内部信号源直接利用外部环境的信号源即可在空间内实现跌倒检测。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法，其特征在于，包括：对透射式智能超表面进行周期性切换配置；获取当前切换周期透射式智能超表面的配置下的多天线接收机的接收天线信号；根据所述接收天线信号提取特征向量；将所述特征向量输入编码
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译码器神经网络，得到重构特征向量；根据所述特征向量和所述重构特征向量确定跌倒指数；判断所述跌倒指数是否大于设定跌倒阈值，得到第一判断结果；若所述第一判断结果表示所述跌倒指数大于设定跌倒阈值，则确定人员发生跌倒；若所述第一判断结果表示所述跌倒指数小于或者等于设定跌倒阈值，则确定人员处于正常状态。2.根据权利要求1所述的透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法，其特征在于，所述对透射式智能超表面进行周期性切换配置之前，还包括：确定所述透射式智能超表面的最优配置；根据所述最优配置下的接收天线信号进行人员检测。3.根据权利要求2所述的透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法，其特征在于，所述确定所述透射式智能超表面的最优配置，具体包括：对所述透射式智能超表面进行初始配置；获取透射式智能超表面初始配置下的多天线接收机的接收天线信号；根据所述透射式智能超表面初始配置下的多天线接收机的接收天线信号进行优化配置，确定透射式智能超表面的最优配置。4.根据权利要求2所述的透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法，其特征在于，所述根据所述最优配置下的接收天线信号进行人员检测，具体包括：对所述透射式智能超表面进行最优配置；获取最优配置下的接收天线信号；判断所述最优配置下的接收天线信号的方差在设定周期内是否大于设定阈值，得到第二判断结果；若所述第二判断结果表示所述最优配置下的接收天线信号的方差在设定周期内大于设定阈值，则确定人员进入；若所述第二判断结果表示所述最优配置下的接收天线信号的方差在设定周期内小于或者等于设定阈值，则确定当前待测空间内无人员进入并返回步骤“获取最优配置下的接收天线信号”。5.根据权利要求2所述的透射式智能超表面辅助的跌倒检测方法，其特征在于，所述编码
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译码器神经网络的预训练过程具体包括：以所述特征向量为所述编码
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译码器神经网络的输入，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敬植，张泓亮，
申请(专利权)人：杭州腓腓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：