[发明专利]跌倒数据采集分析平台

说明书

技术领域

本发明涉及数据管理控制领域，特别是涉及一种跌倒数据采集分析平台。

背景技术

跌倒是指突发的、不自主的或者非故意的体位改变而倒在地上或更低的平面上。据统计，每年65岁以上的老年人有跌倒经历的比例高达1/3，且这个比例随着年龄的增加而增加。在美国，跌倒已成为美国老年人死因的第6位，每年用于跌倒的医疗总费用超过200亿美元。我国目前有约1.3亿的老年人，每年约有2000万老年人至少发生共计2500万次跌倒事故，直接医疗费用超过50亿人民币。由此可见，跌倒是威胁老年人生命安全和增加社会负担的重要因素。

在不影响老年人日常正常生活的情况下，能够通过各种科学手段检测跌倒行为并及时给以信息反馈和提供及时必要的救助会降低老年人受到的伤害并减少医疗费用。近年来，MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统）技术发展迅速，而微机电系统具有集成度高，成本、体积、功耗低，性能优良等特点，因此MEMS传感器和微控制器在医疗电子行业得到应用越来越广泛的应用。

基于惯性传感器的可穿戴式人体跌倒自动检测报警装置近年来受到专家和学者的普遍关注，在该类装置研制之前，往往需要利用一定的实验设备和技术方案进行大量的有针对性的跌倒实验，从而设计出合理的跌倒算法，最后再将其嵌入到跌倒自动检测装置上面。目前有部分研究院和高校引进了国外专业的三维惯性运动捕捉系统，研究者可利用该设备来进行人体跌倒实验的数据采集分析和寻找最佳跌倒算法，但是该类设备的价格往往非常昂贵，限制了其在大部分研究者中的普及使用。国内专门用于人体跌倒实时性分析检测的实验工具比较少，大部分是在跌倒自动检测装置基础上加入存储模块，用来实时存储人体运动参数，然后后期将数据导入Matlab软件进行分析，通过绘制和分析曲线并结合其他理论来设计跌倒报警算法。显然，通过后期将数据导入Matlab软件进行分析的做法不具有实时性。

另外，有些研究者仅仅利用加速度计测得的三轴加速度数值来检测或判断跌倒，虽然该方法会降低系统复杂性和成本，但是人体加速度不具备描述一个运动过程的信息完备性，因为人体跌倒过程中除了加速度发生变化之外，角速度也会发生明显的变化，所以该技术方法存在一定的局限性，精度难以保证。部分研究者通过加速度计采集的加速度数值推算得到倾角，但是这会存在非常大的误差，因为人体跌倒过程可能会受到很大的冲击，加速度计采集到的三轴分量的加速度可能会包含因冲击带来的运动加速度，再考虑到还有固定的重力加速度的影响，仅仅通过加速度推算出来的角度难以跟实际情况吻合。

发明内容

基于此，有必要提供一种实时性较好且精度更高的跌倒数据采集分析平台。

一种跌倒数据采集分析平台，包括微型节点、微型基站以及监控模块，所述微型节点与所述微型基站之间互相通信，所述微型基站与所述监控模块之间互相通信，所述微型节点内置有MEMS惯性测量组件和磁力计，所述MEMS惯性测量组件包括加速度测量单元和角速度测量单元；

所述微型节点用于设置于待测量对象上，所述加速度测量单元和角速度测量单元分别用于采集待测量对象在跌倒过程中产生的加速度和角速度信息，所述磁力计用于采集待测量对象所在跌倒环境的磁感应强度信息，所述微型节点将加速度、角速度以及磁感应强度信息发送至微型基站，所述微型基站将加速度、角速度以及磁感应强度信息传送至监控模块，所述监控模块对加速度、角速度以及磁感应强度信息进行分析处理。

在其中一个实施例中，所述微型节点与所述微型基站之间以无线通信方式连接，所述微型基站与所述监控界面通过USB接口连接。

在其中一个实施例中，所述MEMS惯性测量组件还包括模数转换单元，所述模数转换单元将采集到的加速度和角速度信息由模拟形态转换为数字形态。

在其中一个实施例中，所述微型节点包括传感器转接板、微控制主板以及锂电池，所述MEMS惯性测量组件置于所述传感器转接板，所述微控制主板控制所述传感器转接板将采集到的数据通过所述微控制主板传递出去，所述锂电池用于为所述微控制主板供电。

在其中一个实施例中，所述磁力计置于所述传感器转接板，所述MEMS惯性测量组件还包括传感数据寄存器，所述磁力计与所述MEMS惯性测量组件之间连接有I²C总线，所述磁感应强度信息通过所述I²C总线传输至所述传感数据寄存器。