[发明专利]一种实时检测老年人跌倒的保护系统

说明书

本发明属于防跌倒安全保护系统技术领域，公开了一种实时检测老年人跌倒的保护系统，包括数据采集模块、数据分析处理模块、控制模块、触发模块、保护模块、报警模块和电源模块；数据采集模块采集用户跌倒过程的加速度、角速度和位移；数据分析处理模块分析计算是否为跌倒；控制模块控制触发模块和报警模块运行；触发模块触发保护模块启用以保护跌倒的用户。本发明通过卡尔曼滤波，特征提取，参数调优等过程，实现跌倒与正常活动的二分类，使得用户在不影响舒适性的前提下完成佩戴，使得本系统能够自动完成对运动数据的采集和处理，并实现对用户跌倒状态的判定，保护模块对用户进行保护，报警模块发出报警以向外界紧急求助。

技术领域

本发明涉及防跌倒安全保护系统技术领域，具体为一种实时检测老年人跌倒的保护系统。

背景技术

髋部骨折因其高病残率及高致死率被称为“危险骨折”，是老年人的最后一次骨折，在我国，髋部骨折也己经成为老年人口重要的致死原因。但如果在跌倒发生过后，能够及时将人送至医院实施救助，就可以最大化地减少受到的伤害。然而由于跌倒的老年人很多都是空巢老人，无法及时得到救治；而且昏厥导致的长时间躺在地面情形，会加重造成的伤害。跌倒除了带来经济负担和社会负担之外，对于跌倒的老人造成的身心伤害更是不可忽视，会让人畏惧跌倒，从而刻意限制自己的活动，影响到正常的生活。

随着传感器技术以及人工智能的发展，小而精的可穿戴设备使得用户能够在不影响其日常生活的情况下使用。方便、便携的特点使可穿戴设备与跌倒检测和保护完美契合，并通过算法来实时检测人的运动状态，在跌倒发生时能够及时的触发安全气囊保护老人髋部；对外界的及时报警，能够得到第一时间的治疗，减轻伤害，其中，尤为重要的就是对于跌倒的检测和保护。现有跌倒检测主要包括三大类：1、声频检测方法，采取对跌倒碰触地面时引起的声波振动频率变化的分析识别跌倒事件，但该识别方法受限于特殊的环境，容易被影响；2、视频图像方法，通过视频监视器采集人体运动信息，利用图像处理分析人体姿态，但该方法成本高，易受到光线干扰，暴露用户隐私；3、基于穿戴式传感器方法，使用佩戴的加速度传感器、陀螺仪、压力传感器等对人体运动信息做姿态研究，其检测过程不受环境限制。

现有的可穿戴式跌倒防护装置/设备/系统存在以下问题：

1、对于跌倒的检测，现有的算法对于误报率的控制还远不能达到实际的应用要求；

2、现有的跌倒检测和保护系统，由于气瓶对于触发机构的限制，导致尺寸过大，佩戴不方便；

3、现有的可穿戴实时跌倒检测和保护系统普遍价格过高，使得广大的普通家庭无法接受，特别是对于医疗条件较差的农村；

4、现有可穿戴检测和保护系统的功耗过大，导致整个系统体量大，不便于使用。

发明内容

本发明意在提供一种实时检测老年人跌倒的保护系统，本发明的检测算法依次通过卡尔曼滤波，特征提取，参数调优等过程，实现跌倒与正常活动的二分类，具有较高的鲁棒性；单一的惯性传感器使得用户能够轻易且在不影响舒适性的前提下完成佩戴，使得本系统能够自动完成对运动数据的采集和处理，并实现对人运动状态的判定。通过舵机驱动传动机构，带动撞针直线运动刺破气瓶的原理实现对气瓶放气的控制，满足在短时间内打开气瓶释放气体的需要。并且借助无线通讯模块GSM和GPRS定位模块实现对人报警信息的自动发送以及跌倒地点的定位，在人失去意识的特殊情况下向外界求助。可以很好的解决上述现有技术存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种实时检测老年人跌倒的保护系统，包括数据采集模块、数据分析处理模块、控制模块、触发模块、保护模块、报警模块和电源模块；

所述数据采集模块用于采集用户跌倒过程的加速度、角速度和位移；