跌倒检测系统技术方案

本发明专利技术涉及跌倒检测系统，用于检测人体跌倒事件。该检测系统包括：用户佩戴的传感器模块，用于采集用户身体的运动数据，例如加速度数据；第一评估逻辑模块，用于基于从所述加速度数据中观测到的碰撞，识别潜在的跌倒事件；以及第二评估逻辑模块，用于至少大约在所述碰撞时，验证所述传感器模块确实由所述用户佩戴，以防止系统只因为传感器掉落而发出报警。第二评估逻辑模块可以包括：自由落体检测装置，用于基于自由落体的典型特征（例如一次或多次完全旋转和／或自由落体阶段，在此期间，加速度数据的幅值相对稳定且较小），评估所述加速度数据。附加的或可替代的是，第二评估逻辑模块可以包括身体邻近度检测装置，用于检测所述传感器模块是否紧邻人体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种跌倒检测系统，其用于自动检测用户的跌倒事件。
技术介绍
这种自动跌倒检测系统是公知的。其用于检测用户的跌倒事件，并向远程的医护 提供商报告这些事件，以便让医护提供商采取适当的行动。为了实现此目的，检测系统通常 包括由用户佩戴的传感器模块，用于采集用户身体的运动数据，例如加速度数据。检测系统 还包括评估逻辑模块，用于在采集到的运动数据中检测碰撞。这种碰撞发生在用户跌倒过 程中着地的时候。但是，这种碰撞也可能发生在其它事件中，例如用户的突然运动或碰撞到 其周围的物体。所以，在加速度数据中检测到碰撞并不足以确切地识别出跌倒的发生。因 此，大多数检测系统还检测指明跌倒的其它指标是否存在。例如，可以验证碰撞是否伴随着 用户方位角的改变(例如，用户的体态从站立变成了卧倒)。只有在这种情况下，系统才向 远程医护提供商发出警报。这样，可以降低错误警的次数，从而提高系统的可靠性和用户的 认可度。 但是，这些公知的跌倒检测系统存在一些缺点，从而会导致误警仍旧发生。 例如，一种经常发生的情况是，传感器模块本身从用户身上掉了下来，例如在换衣服的时候。另一种情况是，传感器模块被暂时放置在桌子等的上面，并意外地在那里受到了碰撞。在这些情况下，显然不应该生成报警，但公知的系统还是会生成报警。当传感器模块附着于身体的方式不适当(即方位角不对)时，还会出现其它一些问题。这可能会影响系统辨别用户方位角变化的能力，并可能使系统对于跌倒的存在与否得出错误的结论。具体而言，系统可能在不存在跌倒时生成警报(所谓的"误警")，或者更糟糕的情形是，在存在跌倒时不生成警报(所谓的"漏警")。这两种情况都是应该避免的，因为它们都会严重损害系统的可信度。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个方面在于提供一种具有改进可靠性的跌倒检测系统。具体而 言，本专利技术的目的在于提供一种系统，其中，排除错误报警(误警和漏警)报告或至少减少 其数量。 为了实现此目的，根据本专利技术的一种跌倒检测系统的特征在于，提供有第二评估逻辑模块，其用于验证至少大约在所观测的碰撞时用户确实佩戴着传感器模块。 可将该第二评估逻辑模块布置为扫描加速度数据，以判断是否出现自由落体特征(即自由落体的典型特征，例如一次或多次完全旋转(大于36(T ))或是否在碰撞前出现自由落体阶段(在自由落体阶段内，加速度数据的幅值基本稳定，且是相对较低的值)。研究表明，如果出现这种自由落体特征，则观测到的碰撞很可能是由传感器模块自身的掉落造成的，而不是由人体的跌倒事件造成的。 附加的或可替代的是，可将第二评估逻辑模块布置为检测传感器模块与人体的邻4近度。如果在观测到碰撞前后无法建立这种邻近度，则所述碰撞很可能不是由人体的跌倒 事件造成的。 因此，正是由于根据本专利技术的评估逻辑模块，可以辨别加速度数据中的碰撞是由 人体的跌倒事件造成的还是由传感器模块自身的掉落造成的。这样就避免了误警。此外， 如果检测到传感器模块的掉落，则应向用户和/或医护提供商告知传感器模块没有正确装 配好并应当重新装配。 根据本专利技术的一个有益方面，如果上述评估逻辑模块确定用户佩戴着传感器模 块，则可以提供另一个评估模块，其用于检测至少在加速度数据中观测到碰撞的之前和之 后的传感器模块方位角的相对变化。由于这种相对测量，无论碰撞前模块的(绝对)方位 角如何，都可以检测模块方位角以及用户方位角的任何变化。不再需要将模块设置在一个 特定的方位角。同样，用户可以从任何位置跌倒，即站立、坐下或卧倒。用户的初始位置(即 跌倒前的位置)不再重要。如果传感器模块在使用过程中经受了意外的方位角变化，至少 如果这种变化不和在加速信号中观测到碰撞同时发生，就不会导致报警。当然，在评价潜在 的跌倒事件的发生时，还可以设置一个或多个阈值，以确保只考虑大于最小值(例如，大于 45度)的方位角变化。 从属权利要求中列明了根据本专利技术的跌倒检测系统的其它有益实施例。 附图说明 为了解释本专利技术，下面将结合附图对本专利技术的示例性实施例进行描述，其中 图1示出了根据本专利技术的跌倒检测系统的框图； 图2示出了落向地面的传感器模块的加速度数据； 图3示出了朝向地面跌落到的人体的加速度数据； 图4示出了根据本专利技术的第二评估逻辑模块的第一实施例的框图，将其布置为确 定图2和图3的加速度数据中是否存在自由落体阶段； 图5示出了根据本专利技术的第二评估逻辑模块的第二实施例的框图，将其布置为确 定图2和图3的加速度数据中是否存在旋转；以及 图6示出了根据本专利技术的跌倒检测系统的第四实施例的框图，其装配有另一个评 估逻辑模块，用于检测传感器模块的相对方位角变化。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术的跌倒检测系统1的框图。跌倒检测系统1包括由用户佩 戴的传感器模块2，其用于采集用户身体的加速度数据X、 Y、 Z。检测系统1还包括评估逻 辑模块3，其用于检测是否发生了人体跌倒事件。根据本专利技术，这个评估逻辑模块3分成第 一评估逻辑模块5和第二评估逻辑模块6，其中，将第一评估逻辑模块5布置为检测跌倒事 件，将第二评估逻辑模块6布置为推断该跌倒事件是对应于用户的跌倒还是对应于传感器 模块2的掉落。 传感器模块2包括一个或多个加速度计8，将加速度计8优选地布置为测量在3个 正交方向X、Y和Z上的加速度数据。这些加速度计可以容纳在外壳10中，该外壳可以配置 有夹子11、带子、腕带、项圈或类似的连接装置，用于简单地附着在用户的身体或衣服上。或者，也可以将传感器模块2或检测系统1作为一个整体集成在衣服部分上。外壳10还可以 容纳电源12、诸如蜂鸣器或闪光灯之类的报警模块13以及诸如一个或多个按钮之类的输 入模块14，例如用于手工启动或取消报警。 可以将第一评估逻辑模块5和/或第二评估逻辑模块6容纳在传感器2的外壳10 中，或者容纳在不需要佩戴在用户身体上的一个或多个分离模块中。在任何一种情况下，都 可以提供适当的通信装置，以便在所述相应模块之间可以进行数据交换。 将第一评估逻辑模块5布置为针对潜在跌倒事件扫描所测量的加速度数据X、 Y、 Z。这种跌倒事件可以表现为碰撞，即在短时间内所述加速度数据的幅值M急剧增加，可能 随后紧接着有一段(相对)安静的时间，在这段时间内跌倒的物体(人体或传感器模块) 保持卧倒状态。因此，可将第一评估逻辑模块5布置为监视加速度信号X、Y、Z的幅值M，并 当超过某一预定阈值MWg (例如2. 5g，其中g是重力加速度)时，设置一个标记。 将第二评估逻辑模块6布置确定碰撞是由人体的跌倒造成的还是由传感器模块2 的掉落造成的。这可以通过各种方式来实现。其中的一种方式是，评估逻辑模块可以利用 两个物体的跌倒特征差异。 一般来说，传感器模块2很有可能表现为自由落体，而人体则并 非如此；传感器模块2在掉落过程中会经受一次或多次完全旋转，而人体则不会。此外，评 估逻辑模块可以验证在观测到碰撞时传感器模块2是否紧邻用户。也可以使用不同方式对 此进行验证。下面，将论述各个可能的评估技术的详细示例。 需要注意的是，本文中提及"第一"和"第二"评估逻辑模块并不表示评估逻辑模 块的工作顺序。这些评估逻辑模块可以同时并相互独立地进行工作。 实施例l:自由落体阶段的柃测l 图2表示传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跌倒检测系统，包括：－用户佩戴的传感器模块，用于采集其身体的运动数据，例如加速度数据；－第一评估逻辑模块，用于基于从所述运动数据中观测到的碰撞识别潜在跌倒事件；以及－第二评估逻辑模块，用于验证所述传感器模块至少大约在所述碰撞时确实由所述用户佩戴，所述第二评估逻辑模块包括：－－自由落体检测装置，用于评估所述运动数据中的自由落体典型特征；和／或－－身体邻近度检测装置，用于检测所述传感器模块是否紧邻所述用户的身体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：WRT坦恩卡特，ICM福林森伯格，陈宁江，金盛，S施伦博姆，RBM舍嫩贝格，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]