[发明专利]基于惯性、位置传感器的人体跌倒检测系统

说明书

本发明公开基于惯性、位置传感器的人体跌倒检测系统，包括MCU模块与MEMS器件，MEMS器件为三轴加速度计与三轴陀螺仪传感器；MCU模块按以下步骤执行：系统上电工作，建立变量；采集MEMS器件各维度的观测数据以及温度；将温度修正系数对MEMS器件观测数据解算，还原因温度引起的偏差量；缓存量的声明；帧刷新，加速度总值按照数学矢量模acc=（x^2+y^2+z^2）^1/2计算；跳数据帧求导运算，解算输出跌倒状态；报警量阈值的判断，在上一组数据帧状态中观测到因总模长的变化曲线，并且通过姿态角的所有观测量，将分离出：欧拉角的变化值是因自然行动引起的非跌倒态以及欧拉角的变化是因加速度半正弦曲线引起的类跌倒态。

技术领域

本发明涉及测控应用技术领域，具体是基于惯性、位置传感器的人体跌倒检测系统。

背景技术

由于人体日常行为活动比较复杂，根据先验阈值的跌倒判别算法在实际应用中存在不同程度的误判，单纯依据加速度传感器的信息难以进行跌倒行为的准确判断，目前业内采用集成六轴MEMS器件的方案是较为流行的方案。在微细加工技术中，电子束光刻技术是目前最好的图形制作技术，在实验室环境下，已经能将电子束聚焦成2nｍ的束斑，它在微细加工和纳米器件的制备方面都呈现出重要的应用价值，同时，随着微机电系统（MEMS）技术的发展，它必将在三维微结构加工技术中发挥重要作用。但是，六轴MEMS器件的价格随着性能的提升而几何级提升，例如性能较一般六轴器件：应美盛○RMPU6050价格在二级市场约35元/PCS，但是其陀螺仪输出为锯齿状(不呈单调线性形式)，只能做低端的姿态测量（玩具等）不太适用于人体佩戴，而成熟的ADI○RADXRS646 单轴陀螺二级市场价格500元/PCS，要做成六轴系统，单台套设备价格一般人难以承受。

目前，行业技术存在的问题是：（1）尺寸大应用的场合受到限制，一般可以作为人体工学以及仿生学科学研究实验的仪器体积庞大较为笨重，接口庞大且复杂，作为日常消费类电子必须做剪裁设计；（2）算法复杂，占用总体控制器资源；（3）MEMS器件从成本到测试精度的平衡性选择 ，单台套成品价格必须被大众接受。

发明内容

本发明的目的在于提供基于惯性、位置传感器的人体跌倒检测系统，该系统能够方便地对人体的跌倒状态进行检测，并且成本低廉，处理过程简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于惯性、位置传感器的人体跌倒检测系统，包括MCU模块与MEMS器件，MEMS器件为三轴加速度计与三轴陀螺仪传感器，所述三轴加速度计与三轴陀螺仪传感器连接至MCU模块的输入接口；

所述MCU模块按以下步骤执行：

S1、系统上电工作，建立变量；

S2、采集MEMS器件各维度的观测数据以及温度；

S3、将温度修正系数对MEMS器件观测数据解算，还原因温度引起的偏差量；

S4、缓存量的声明，二维数组内容为加速度总值以及测量得到的倾角，每一个数组构成一帧；

S5、帧刷新，加速度总值按照数学矢量模acc=（x^2+y^2+z^2）^1/2计算；

S6、跳数据帧求导运算，解算输出跌倒状态；

S7、报警量阈值的判断，在上一组数据帧状态中观测到因总模长的变化曲线，并且通过姿态角的所有观测量，将分离出：欧拉角的变化值是因自然行动引起的非跌倒态以及欧拉角的变化是因加速度半正弦曲线引起的类跌倒态。