[发明专利]一种基于加速度传感器的人体运动跌倒检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于加速度传感器的人体运动跌倒检测装置及方法，包括检测装置和检测方法：检测装置包括鞋子和电路板，鞋子包括鞋底和鞋帮，鞋底设有与电路板相适配的凹槽，电路板内置于鞋底凹槽，电路板上设有电源、处理器和加速传感器，加速传感器包括X轴、Y轴和Z轴；检测方法如下：(1)通过跌倒判断基础流程进行判断是否疑似跌倒；(2)通过步态分析，提高跌倒判断的准确度；(3)通过加速度方差，排除跌倒误报；(4)通过疑似跌倒后一段时间内，加速度的变化情况，排除跌倒误报；本发明通过更多精细化逻辑判定方法，来提高跌倒判断的准确率，解决跌倒判断误码率高的问题；使得老年人的健康得到保障，子女也可以安心工作。

技术领域

本发明涉及一种人体运动跌倒检测装置及方法，具体是指一种基于加速度传感器的人体运动跌倒检测装置及方法。

背景技术

当今社会步入老龄化社会，而老年人因为跌倒而引起人身伤害的情况频频发生，跌倒有可能因为意外引起，也可能因为突发疾病引起，而老年人跌倒后得不到及时的发现和救治，是老年人死亡的主要原因之一。

现有技术(1)，通过智能手环、手表内置的加速度传感器，通过人体跌倒时的加速度变化判断人是否跌倒；由于人跌倒时的姿势多种多样，跌倒的速度也有所不同，所以根据跌倒引起的加速度变化过程来判定人是否跌倒，存在很大的误差，误报率非常高。

现有技术(2)将加速度传感器置于鞋底内，当人体由站立状态变成跌倒状态时，通过判断加速度值的起止变化来判断人体是否跌倒；判断加速度值的起止变化，判断过于单一，无法识别人在静止状态时，鞋子与地面垂直的情况，比如静坐状态时，翘起二郎腿，或者单腿站立，单腿脚尖着地的情况，判断准确率较低。

所以，一种判断准确率高的基于加速度传感器的人体运动跌倒装置及方法成为社会亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术误码率高、判断准确准确率低等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于加速度传感器的人体运动跌倒检测装置及方法，包括检测装置和检测方法：所述检测装置包括鞋子和电路板，所述鞋子包括鞋底和鞋帮，所述鞋底设有与电路板相适配的凹槽，所述电路板内置于鞋底凹槽，所述电路板上设有电源、处理器和加速传感器，所述加速传感器包括X轴、Y轴和Z轴；

所述检测方法如下：

(1)通过跌倒判断基础流程进行判断是否疑似跌倒；

跌倒判断基础流程如下：

开始采集一段时间的加速度数据(为了准确，一般采用10秒钟以上)，判断Z轴加速度是否由g(允许有正负0.2g误差)变成0(正负0.2g)；若是，则疑似跌倒，通过走步的算法逻辑进行进一步判断，提高准确率，通过电路板网络模块向外部发出跌倒告警，然后继续采集加速度数据，滚动更新加速度数据缓存；若否，则继续采集加速度数据，滚动更新加速度数据缓存；

(2)通过步态分析，提高跌倒判断的准确度：对上一步疑似跌倒时刻前几秒钟内走步状态的准确判断，消除静坐状态下跌倒误报情况，如翘起二郎腿、脚底垂直于地面等情况误报为跌倒；以采集跌倒前最近4秒钟的X、Y、Z轴加速度的值，以采样间隔50ms，采样80个点为例，判断人体是否处于走步状态；

判断走步的算法如下：

a.以采样的80个点为计算样本，计算Z轴(或者Y轴)加速度阈值上轨和下轨；加速度的平均值，标记为avg，每个采样点的加速度值，标记为An，则阈值上轨upLimit＝avg+∑(|An-avg|)/80，阈值下轨lowLimit＝avg-∑(|An-avg|)/80；

b.判断步骤a中采样的80个点，加速度振动幅度是否达到走路的最小值，如果upLimit-avg或者avg-lowLimit小于0.1g(g为重力加速度)，则认为加速度幅度太小，判定不是走步状态；