本发明专利技术公开了一种基于加速度和高度信息的人体跌倒监测方法及装置，所述的装置由传感、处理控制、通信、佩戴检测及电源模块组成。含加速度计、高度计的传感模块与基于低功耗单片机的处理控制模块连接，持续监测佩戴者日常活动的加速度以及检测高度变化，佩戴检测模块检查装置佩戴方式；根据采集的加速度与高度数据判定佩戴者跌倒时，处理控制模块启动蓝牙通信模块，发出报警信息；可置于佩戴者腰带的佩戴扣含磁体，使装置能自查是否定位佩戴。本发明专利技术的优点是以持续监测的加速度信息结合高度信息准确及时地发现跌倒；以低功耗设计与高能效管理降低能耗，达到长期持续工作要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于加速度和高度信息的人体跌倒监测方法及装置，具体的涉及一种可长时间、持续地探测人体是否发生跌倒过程的装置和方法，主要适用于对老年人的跌倒监测。
技术介绍
进入21世纪，人口老龄化将愈为显露。随着经济的发展和文化的交流，人口的流动性大大加速，使得很多子女不在老人身边。因而老年人的健康及其医疗护理问题逐渐成为一个重大问题，多数老年人的健康状况无法得到及时监测。在发生意外时，如果老年人得不到即时的救助，甚至会威胁到生命安全。而跌倒是在老年人群中常有发生的。老人的跌倒会引发很多安全问题，5% 15%的跌倒造成脑部损伤、软组织损伤、 骨折和脱白等，其中最严重的是髋部骨折。现有的跌倒检测技术可分为三类基于视频的跌倒检测系统，基于声学的跌倒检测系统，基于穿戴式传感器的跌倒检测系统。基于视频的跌倒检测系统是在一定区域内安装摄像头，拍摄人体活动的画面。通过图像处理的方法，检测是否有跌倒发生；基于声学的跌倒检测系统是通过分析跌倒时的音频信号来检测；基于穿戴式传感器的跌倒检测系统，指将含有跌倒信号感知功能的微型装置安装在适于人体穿戴的衣物中的检测设备，如衣服、帽子、首饰等，以通过监测人体活动状况检测是否发生跌倒。基于视频的跌倒检测系统受到区域限制；基于声学的跌倒检测系统准确率相对有待提高。现有基于穿戴式传感器的跌倒检测方式是一种最便捷、最普及的检测方式，其检测原理简单、方法研究较多且具实用性。基于穿戴式传感器的检测系统已有较多实例，例如CN2168586Y等。CN2249072Y是主要基于水银开关进行跌倒的检测；CN201127606Y等是仅利用加速度信息进行跌倒检测的方式；CN102136180A方案过于复杂，除了两个加速度计外，还需要两个陀螺仪，并且需要分组佩戴在两个部位，使用不便且提高了成本。现存的穿戴式跌倒检测方法的主要不足是系统的功耗相对而言普遍较大，难以长期持续检监测，在跌倒检测技术上主要基于加速度和角度变化信息，没有利用人体跌倒中必然发生的高度变化信息，因而检测的准确性与可靠性以及装置使用的便利性等方面都有待提高。现阶段人体跌倒监测技术尤其是针对老年人跌倒的检测技术存在的这些主要问题，也即识别准确性不高、因电池容量有限等原因使相关装置无法进行长时间持续有效监测问题，大大降低了这类装置的实用性。因此，有必要设计一种新的人体跌倒监测方法及装置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于加速度和高度信息的人体跌倒监测方法及装置，该基于加速度和高度信息的人体跌倒监测方法及装置监测准确度高。专利技术的技术解决方案如下一种基于加速度和高度信息的人体跌倒监测方法，由被监测的人体佩戴加速度计、高度计和单片机，单片机分别通过加速度计和高度计检测人体的加速度变化和高度变化信息，当检测到加速度值超过加速度阈值且高度变化值超过高度变化阈值时，则判断佩戴者发生了跌倒，并通过通信模块发出报警。还通过佩戴方式的检测进一步增强检测准确性；佩戴方式的检测通过以下方法实现在一个佩戴扣上固定有一块磁铁，集成有高度计、加速度计、干簧管和单片机的监测模块插装在佩戴扣上时(此时为定点佩戴方式)，干簧管受所述磁铁的磁作用而导通常开型的干簧管在有磁场作用时导通，否则，当所述的监测模块未插装在佩戴扣上时(这种情况为随意佩戴方式)，干簧管的状态为断开，单片机检测与干簧管串联的下拉电阻处的电平高低即可判断所述的监测模块是否为定点佩戴方式。为了能够及时探测人体运动异常信息并节省电能，所述的加速度计采用具有运动触发唤醒功能的集成三轴加速度计ADXL362，并且该加速度计在常态下处于可感知运动的低功耗工作模式，以持续监测加速度变化；单片机设置在唤醒工作模式即当加速度计感知到运动强度超过设定值时输出信号触发单片机才进入工作状态，否则处于休眠状态；高度计在常态下处于断电模式，在单片机被唤醒后，由单片机的输出端口给高度计供电，使高度计进入工作模式，与加速度计配合，同时采集加速度和高度变化数据。所述的加速度计为三轴加速度计，当检测到加速度合矢和高度幅值变化都超阈值的情况时，为提高 检测的准确性，还基于重力加速度大小和方向的不变性，由三轴加速度计在超阈值期间测得的三个空间坐标轴方向(X，Y，Z)的分量先作低通滤波，再求合矢得到在随人体转动的加速度计三坐标系中重力加速度矢量与人体运动加速度合矢的夹角；当该夹角的变化程度超阈值时进一步确认装置佩戴者发生了跌倒。一种基于前述的人体跌倒监测方法的人体跌倒监测装置，包括集成有高度计、加速度计、通信模块和单片机的监测模块中，所述的高度计和加速度计均通过SPI通信口与单片机连接，通信模块与单片机连接。所述的人体跌倒监测装置还包括佩戴方式检查模块；佩戴方式检查模块包括用于插装所述监测模块的带有磁铁的佩戴扣和集成于所述监测模块的干簧管和下拉电阻；所述的干簧管和下拉电阻串联在输入端与电源正极连接的第一模拟开关的输出端和地之间，使干簧管与下拉电阻串联的支路的供电由受控于单片机的第一模拟开关控制，干簧管与下拉电阻的连接点接单片机的一个输入端口。这使得装置的佩戴方式检测可以仅在单片机需要确认佩戴方式时才供电检测，以节省电能。所述的加速度计采用具有运动触发唤醒功能的集成三轴加速度计ADXL362， 所述高度计为集成高精度气压高度计MS5611，干簧管为CT05系列干簧管，单片机为 MSP430F5510，通信模块为支持蓝牙4. O通信标准的无线通信模块WB2540.所选加速度计、 高度计和单片机均为微安级低功耗器件，使系统能以低功耗实现持续监测。为所述检测模块供电的电源模块包括一个充电管理接口(MAX1551)和两路电源， 其中，第一路电源为通信模块供电，第二路电源为单片机、佩戴方式检查模块和加速度计供电(高度计由单片机的输入输出端口供电)，第一路电源的通路中串接有受控于单片机的第二模拟开关。基于加速度和高度信息的人体跌倒监测装置，其特征在于包括传感模块，处理控制模块，通信模块，电源模块和佩戴检测模块。基于低功耗单片机的处理控制模块与由低功耗器件组成的传感模块连接，采集人体日常活动时的加速度及高度变化信息数据，并检测装置的佩戴方式；采用蓝牙无线方式的通信模块与处理控制模块连接，当根据所采集数据判断出装置佩戴者发生跌倒时，处理控制模块启用蓝牙通信模块发送报警信息；根据装置各部分对供电的不同需求，电源模块提供了负载电流能力不同的二路输出，并且在单片机控制下提供对不同部件的受控供电、直接供电和单片机I/o 口供电三种方式，实现高能效电源管理，降低系统功耗、增大其续航时间。处理控制模块对传感模块测得的加速度和高度数据进行分析，通过按不同佩戴方式的数据处理程序判断出佩戴者是否发生跌倒，当判定跌倒发生时控制通信模块发送报警信息。佩戴扣用于检查装置的佩戴方式信息，以选择数据采集与处理方式，达到节能目的。可置于佩戴者裤头或腰带的佩戴扣含磁体，装置能自查是否为固定佩戴。传感模块主要由一片超低功耗的集成三轴加速度计和一片低功耗高精度的集成气压高度计组成，由电源模块直接供电的加速度计主要工作在节能的运动触发唤醒模式下。当加速度信号超过设定限度(1.2 1.4g，g为重力加速度)时，加速度计输出中断信号， 唤醒由电源直接供电但一般情况下处于低功本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于加速度和高度信息的人体跌倒监测方法，其特征在于，由被监测的人体佩戴加速度计、高度计和单片机，单片机分别通过加速度计和高度计检测人体的加速度变化和高度变化信息，当检测到加速度值超过加速度阈值且高度变化值超过高度变化阈值时，则判断佩戴者发生了跌倒，并通过通信模块发出报警。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘少强，陈瑾，樊晓平，陶清华，王琪，陈翔，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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