[发明专利]一种基于RFID的跌倒检测系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及跌倒检测领域，尤其涉及的是一种跌倒检测系统及其方法。

背景技术

RFID技术作为物联网发展的关键技术，自第二次世界大战诞生以来，由于RFID技术简单实用易于操作，成本的急剧下降以及功能的不断提升，并逐渐取代了传统条形码，在各个领域的产品追踪、识别和系统构建中得到广泛应用。未来的市场RFID将成为重心，此应用也将逐渐得到普及，成为当下不可或缺的重要无线通信技术。

现在的跌到系统检测判断是否跌倒的方法一般有：基于穿戴式的跌到检测，一般是将加速度传感器数据采集模块佩戴在腰间，当加速度达到跌倒阀值时，便判断为跌倒，还有含有穿戴于脚掌的压力传感器，左右脚掌各一个，根据掌心的压力来判断是否跌倒；针对所摄图像分析对象的实际运动，即判断人体姿态是否正常；基于声学信号的跌到检测，即根据跌倒冲击地面导致震动的频率值来判断人体是否跌倒。通过这些方法来检测跌倒，存在以下几个问题：1）被穿戴人腰间的加速度检测对跌倒条件的要求高且容易产生误判；2）对人体图像，即姿态进行分析，不能足够的保障用户的隐私且对光线等环境因素要求较高，误差较大且带来不便；3）至于脚掌的两压力传感器不能完整的反应人体姿态状况以及人体重心位置，精度不够，也使得误判率增加；4）对声学信号的检测，其安装复杂，同时受环境因素非常大，当材质等发生变化时，误差也就产生，且投入较大；

发明内容

为了克服现有跌到检测系统的精度低、无保护功能的不足，本发明提供了一种精度高、低成本，且对测试者有充分保护的基于RFID的跌倒检测系统及其方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于RFID的跌倒检测系统，包括压力传感器有源电子标签和阅读器模块，所述压力传感器有源电子标签用以检测使用者脚踩力的压力传感器模块，所述压力传感器模块与模数转换模块连接，所述模数转换模块与第一单片机连接，所述第一单片机与第一无线射频模块连接，所述模数转换模块、第一单片机、第一无线射频模块均与第一电源连接，所述第一无线射频模块与第一天线连接；

所述阅读器模块包括第二无线射频模块、第二单片机和第二天线，所述第二天线与第二无线射频模块连接，所述第二无线射频模块与所述第二单片机连接。

进一步，所述阅读器模块与USB转串口模块连接，所述USB转串口模块与PC端连接。

更进一步，所述压力传感器模块安置在使用者所穿的鞋子的鞋垫内，在鞋底安置模数转换模块、第一单片机、第一电源模块和第一无线射频收发模块。

所述压力传感器模块包括用于检测第3～4跖骨的脚踩力的跖骨传感单元，用于检测足跟的脚踩力的足跟传感单元。

所述第一单片机中，压力值计算过程如下：

F=0.035*U

式中F为人体在测量点的压力值，单位为牛顿（N）；U为电压值，单位为毫伏（mv）。

第二单片机将对前十次人体正常活动的压力值进行储存，以十次中最小值（MIN）到最大值(MAX)作为标准范围；

其中一只脚的计算过程如下：

第3～4跖骨：F0－F(MIN)=F2

F0－F(MAX)=F3

足跟：F1－F(MIN)=F4

F1－F(MAX)=F5

式中，F0为第一单片机接收的第3～4跖骨的数值，F1为接收到的足跟的数值，F(MIN)为所述储存的第3～4跖骨或足跟前十次数据的最小值，F(MIN)为所述储存跖骨或足跟前十次数据的最大值，F2、F3、F4、F5为差值；

第一单片机将每次采集的数据差值，即F2、F3、F4、F5，发送至第一无线射频收发模块，再由第一无线射频收发模块发送给第二无线射频收发模块；

所述第二单片机中，判定是否满足：F2＞0且F3＜0或F4＞0且F5＜0时，如不符合此条件即可判断人体跌倒。

一种基于RFID的跌倒检测方法，所述跌倒检测方法包括以下步骤：

（1）采用压力传感器模块检测使用者脚踩力，所述压力传感器模块包括用于检测第3～4跖骨的脚踩力的跖骨传感单元，用于检测足跟的脚踩力的足跟传感单元；并将安全气囊固定好后置于使用者的腰部；

（2）根据压力传感器的电信号与压力值的关系来计算F，并且先对前十次人体正常行走接收到的从左右两脚传来的数据进行储存，以十次中最小值（MIN）到最大值(MAX)作为标准范围；

（3）其中一只脚的计算过程如下：

第3～4跖骨：F0－F(MIN)=F2