專利名稱：跌倒檢測系統(tǒng)和操作跌倒檢測系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種跌倒檢測系統(tǒng)，其用于使用所述設(shè)備來檢測人的跌倒。本發(fā)明還涉及一種操作跌倒檢測系統(tǒng)的方法，其在檢測到佩戴所述跌倒檢測系統(tǒng)的人的跌倒的情況下提供警報。
背景技術(shù)：
跌倒檢測系統(tǒng)用于檢測用戶的跌倒事件并將這樣的事件報告至可以采取適當(dāng)?shù)男袆拥倪h程保健提供者。為此，用戶佩戴包括傳感器的檢測系統(tǒng)，所述傳感器提供指示用戶的運動的輸出信號。例如，傳感器可以是加速度計，其中，輸出信號提供指示例如沖擊的加速度數(shù)據(jù)，該沖擊可能由用戶因跌倒而撞到地上的引起。為了減少錯誤警報率，跌倒檢測系統(tǒng)可以包括多于一個傳感器以區(qū)分意外跌倒和諸如步行、移動至坐姿等的正常活動。
US20060279426公開了一種用于檢測人的跌倒的過程和系統(tǒng)。處于監(jiān)視之下的人佩戴定位在其垂直方向上的、包括至少一個加速度計和磁力計的傳感器。當(dāng)加速度信號的顯著且快速的震蕩與兩個水平之間的周圍磁場的變化一致時，發(fā)現(xiàn)跌倒事件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是進一步減小跌倒檢測系統(tǒng)的錯誤警報率。利用如權(quán)利要求1所定義的跌倒檢測系統(tǒng)來實現(xiàn)該目的。
本發(fā)明基于以下深刻理解一定百分比的錯誤警報是由跌倒檢測系統(tǒng)的意外掉落引起的。使用所述設(shè)備的人們經(jīng)常是并非持久地佩戴跌倒檢測系統(tǒng)。例如，跌倒檢測系統(tǒng)的用戶在睡覺時可能不佩戴所述跌倒檢測系統(tǒng)。跌倒檢測系統(tǒng)可能放在桌上并意外地掉落在地上，引起錯誤警報。也可能由于諸如穿上/脫下開襟羊毛衫或外套的不同的原因或由于跌倒檢測系統(tǒng)的不適當(dāng)?shù)母浇佣沟箼z測系統(tǒng)無意地脫離。為了防止該錯誤警報，該系統(tǒng)必須能夠區(qū)分系統(tǒng)的意外掉落(當(dāng)未耦合至用戶時)和佩戴所述系統(tǒng)的用戶的跌倒。 本發(fā)明還基于這樣的觀察與佩戴跌倒檢測系統(tǒng)的用戶的跌倒不同，單獨的(意味著當(dāng)不可脫離地耦合至用戶時)所述系統(tǒng)的掉落通常引起該系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)超過360度或更多。根據(jù)本發(fā)明的跌倒檢測系統(tǒng)包括用于監(jiān)測用戶的運動的磁力計。例如，可以監(jiān)測用戶相對于地球磁場的取向，并且，所述取向的突然改變可以指示跌倒并導(dǎo)致警報。然而，取向的突然改變也可能由該系統(tǒng)的意外掉落引起。因此，提供關(guān)于至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的數(shù)據(jù)，使得能夠區(qū)分跌倒(不存在一個完全旋轉(zhuǎn))和掉落(存在一個或多個完全旋轉(zhuǎn))，可以使用該數(shù)據(jù)來減小錯誤警報率，從而實現(xiàn)本發(fā)明的目的。磁力計的優(yōu)點是，與加速度計的加速度信號相比，磁力計的輸出信號允許更可靠地確定完全旋轉(zhuǎn)的存在與否。當(dāng)加速度計圍繞自身旋轉(zhuǎn)時，加速度計將感測出僅次于重力的離心力。該離心力可能掩蓋重力，尤其是例如在自由落體的情況下，使得難以可靠地檢測旋轉(zhuǎn)。
在該系統(tǒng)的另一實施例中，該系統(tǒng)只在檢測到無完全旋轉(zhuǎn)(或若干次完全旋轉(zhuǎn)) 時提供警報。
該系統(tǒng)的意外掉落可能導(dǎo)致在該系統(tǒng)撞擊地面或物體之前的自由落體期間的一個或多個旋轉(zhuǎn)。已觀察到，同樣，在撞擊地面或物體之后，該系統(tǒng)將彈跳并旋轉(zhuǎn)一次或多次。 該觀察用于響應(yīng)于所識別的跌倒而觸發(fā)對磁力計的輸出信號的分析的開始。等待該觸發(fā)提供減少的功率消耗的優(yōu)點。
在該系統(tǒng)的另一實施例中，包括加速度計。該加速度計將指示加速度的信號提供至分析模塊，并且，只在超過預(yù)定閾值的情況下，對磁力計的輸出信號進行分析，以識別一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否。
當(dāng)該系統(tǒng)意外地掉在地上時，在大多數(shù)情況下，觀察到自由落體以該系統(tǒng)在靜止之前翻滾并旋轉(zhuǎn)若干次結(jié)束?；谠撋羁汤斫?，該系統(tǒng)將旋轉(zhuǎn)若干次，導(dǎo)致輸出信號具有周期性。這提供了這樣的優(yōu)點在該系統(tǒng)的另一實施例中，通過檢測所述磁力計的輸出信號的周期性而相對簡單地確定完全旋轉(zhuǎn)的存在與否。
磁力計可以提供3D輸出信號，該3D輸出信號代表所測量的地球磁場相對于磁力計的χ-y-z檢測軸的向量。該系統(tǒng)由于掉落而旋轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)軸是未知的，并且，每次該系統(tǒng)掉落都可能具有χ-y-z空間中的不同的位置。在該系統(tǒng)的另一實施例中，通過分析3D輸出信號的ID分量的周期性，例如通過檢測地球磁場相對于χ檢測軸、y檢測軸或ζ檢測軸的周期性，檢測輸出信號的周期性。在該系統(tǒng)的另一實施例中，使用自相關(guān)函數(shù)來確定ID分量的周期性。
在另一實施例中，該系統(tǒng)還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲器以及處理器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器將磁力計的輸出信號轉(zhuǎn)換成多個數(shù)字代碼，并且，這些代碼存儲在存儲器中。該處理器使用這些數(shù)字代碼來確定一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否。在存在一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的情況下，該系統(tǒng)不可以生成警報。
本發(fā)明還涉及一種操作跌倒檢測系統(tǒng)的方法，其中，減小了錯誤警報率。通過區(qū)分系統(tǒng)的意外掉落和佩戴跌倒檢測系統(tǒng)的用戶的跌倒來實現(xiàn)該目的。該方法包括分析由磁力計提供的輸出信號以檢測跌倒檢測系統(tǒng)的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的步驟。該系統(tǒng)提供關(guān)于所檢測的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以用于判斷由該系統(tǒng)提供的警報是否可能由意外掉落引起。
在另一實施例中，生成警報的步驟取決于識別用戶的潛在的跌倒的步驟的結(jié)果和分析磁力計的輸出信號以檢測至少一個旋轉(zhuǎn)的存在與否的步驟的結(jié)果。
在該方法的另一實施例中，識別用戶的潛在的跌倒和分析磁力計的輸出信號以檢測一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的步驟相繼地執(zhí)行，這提供了這樣的優(yōu)點只有在所識別的潛在的跌倒的情況下，才消耗區(qū)分掉落和跌倒的步驟的功率消耗。潛在的跌倒可能是佩戴該系統(tǒng)的人的跌倒，但也可能由該系統(tǒng)例如從桌子到地面的意外掉落引起。例如，跌倒檢測系統(tǒng)可以包括加速度計。通過分析加速度計的加速度輸出信號，可以檢測由跌倒或掉落引起的沖擊。因而，所識別的潛在的跌倒可能是佩戴該系統(tǒng)的用戶的跌倒，或者在未附接至所述用戶時可能是該系統(tǒng)的掉落。為了防止錯誤警報，分析磁力計的輸出信號，以識別一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否，并且，提供警報和關(guān)于所識別的一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的數(shù)據(jù)這兩者。在另一實施例中，在識別出存在一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的情況下，由于一個或多個旋轉(zhuǎn)指示意外掉落，因而不提供警報。
由于該系統(tǒng)在掉落時將自旋若干次，因而在該方法的另一實施例中，通過確定磁力計的輸出信號的周期性而獲得至少一個旋轉(zhuǎn)的存在與否。通過確定磁力計的3D輸出信號的ID分量的周期性，例如通過確定3D x-y-z輸出信號的χ分量的周期性，可以獲得該周期性，x-y-z輸出信號代表所測量的地球磁場相對于磁力計的x-y-z檢測軸的向量。
在該方法的另一實施例中，使用對磁力計的輸出信號的ID分量執(zhí)行的自相關(guān)函數(shù)來確定輸出信號的周期性。
本發(fā)明還涉及使用所確定的磁力計的輸出信號的周期性以驗證由跌倒檢測系統(tǒng)提供的警報。所確定的周期性指示存在一個或多個完全旋轉(zhuǎn)，并且，存在這些一個或多個旋轉(zhuǎn)指示跌倒檢測系統(tǒng)的意外掉落。跌倒檢測系統(tǒng)提供關(guān)于所確定的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的數(shù)據(jù)，以促進區(qū)分用戶的跌倒和(從用戶)脫離的系統(tǒng)的掉落。在另一實施例中， 可以只響應(yīng)于所檢測到的跌倒和所確定的不存在至少一個完全旋轉(zhuǎn)而提供警報。
本發(fā)明還涉及一種用于在跌倒檢測系統(tǒng)中使用的計算機程序產(chǎn)品，例如包括程序代碼的存儲卡或存儲棒。當(dāng)在處理器上執(zhí)行時，該程序代碼適于檢測跌倒檢測系統(tǒng)的用戶的跌倒。該程序代碼還適于分析由磁力計提供的輸出信號，以檢測包括磁力計的跌倒檢測系統(tǒng)的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否，其中，旋轉(zhuǎn)至少超過360度。該程序代碼還適于提供關(guān)于所確定的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的數(shù)據(jù)。在另一實施例中，該程序代碼還適于只在所檢測到的跌倒和所確定的不存在完全旋轉(zhuǎn)的情況下提供警報。


現(xiàn)在，參考下列附圖，僅通過示例描述本發(fā)明，其中 圖1示出了佩戴跌倒檢測系統(tǒng)的用戶； 圖2示出了跌倒檢測系統(tǒng)的方框圖； 圖3示出了另一跌倒檢測系統(tǒng)的方框圖； 圖4是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖； 圖5是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的另一方法的流程圖； 圖6圖解說明佩戴跌倒檢測系統(tǒng)的用戶的跌倒； 圖7示出了利用根據(jù)本發(fā)明的算法來獲得的圖表。
具體實施例方式圖1示出了經(jīng)由綁帶或其他附接模塊6而附接至用戶4的跌倒檢測系統(tǒng)2。該跌倒檢測系統(tǒng)優(yōu)選附接在用戶身體的上部，諸如圍繞腰部、手腕處或作為圍繞脖子的吊墜。如果跌倒檢測系統(tǒng)2檢測到用戶4的跌倒，則能夠從該跌倒檢測系統(tǒng)(例如，可聽地)發(fā)出警報35或能夠?qū)⒃摼瘓?5 (例如，無線地)發(fā)射至呼叫中心或援助單元。
跌倒檢測系統(tǒng)用于檢測用戶的跌倒事件并報告這樣的事件。所述系統(tǒng)還可以由想要獨自居住并在其家中繼續(xù)生活、但萬一跌倒而需要援助的老人使用。這些系統(tǒng)的其他應(yīng)用為確保例如現(xiàn)金攜帶者、消防隊、警察等的安全。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的跌倒檢測系統(tǒng)2的方框圖。該系統(tǒng)包括磁力計20，該磁力計 20測量地球磁場相對于該磁力計(并且因此在包括該磁力計的跌倒檢測系統(tǒng)2附接至身體時用戶4)位置的方向和強度。該磁力計生成指示所測量的磁場的輸出信號25。例如，磁力計20可以包括3個傳感器，該3個傳感器定位成相對于彼此而垂直，從而能夠在x-y-z空間中測量地球磁場(為向量)。由該磁力計提供的輸出信號25包括由χ傳感器測量的χ方向上的所測量的強度、由y傳感器測量的y方向上的所測量的強度以及由ζ傳感器測量的ζ 方向上的所測量的強度。分析模塊30處理輸出信號25，以確定用戶4是否跌倒，并且，在用戶4跌倒的事件中提供警報35 (使用系統(tǒng)2中包括的發(fā)射器和/或接收器電路)以便召喚幫助。例如，人的跌倒的特征在于取向的突然改變，隨后是在用戶4躺在地上時取向很少改變或沒有改變的時期。通過分析由磁力計20提供的輸出信號25而檢測取向的所述改變。 差分測量，即比較兩個瞬間的取向使得分析模塊30的跌倒的測量與在跌倒時磁力計20相對于用戶4的身體的實際高度無關(guān)。
在一些實施例中，跌倒檢測系統(tǒng)2還能夠包括檢測用戶4的運動的特征(除了取向之外)并生成相應(yīng)的信號55的一個或多個其他傳感器50。然后，分析模塊30使用這些信號能夠與該磁力計的輸出信號25的組合，從而以增加的可靠性(導(dǎo)致減少的錯誤警報率) 確定用戶是否跌倒。該一個或多個傳感器50能夠包括加速度計、陀螺儀、高度計和/或其他合適的傳感器。例如，傳感器50可以是加速度計。跌倒還常常具有的特征在于，垂直方向上的加速度的較大改變，隨后是很少或沒有活動的時期，該時期由相對恒定的加速度的時期代表(該恒定的加速度一般為零或重力，取決于所使用的加速度計的類型)。
為了進一步減少錯誤警報率，分析模塊30可以監(jiān)測取向的突然改變和/或加速度的較大的改變之后的無活動時期。僅在該時期超過預(yù)定閾值的情況下，發(fā)生需要幫助的跌倒，從而需要發(fā)出警報35。
錯誤警報的另一原因是跌倒檢測系統(tǒng)2在未被用戶佩戴時的意外掉落。例如，當(dāng)用戶在洗澡時，可能使跌倒檢測系統(tǒng)2脫離。脫離的跌倒檢測系統(tǒng)可能掉落并引起錯誤警報。脫離的跌倒檢測系統(tǒng)具有的跌倒特征與佩戴跌倒檢測系統(tǒng)的用戶的跌倒特征不同。因此，為了防止意外掉落所引起的錯誤警報，對系統(tǒng)2中包括的傳感器20、50的信號進行分析，以檢測發(fā)生脫離的系統(tǒng)的意外掉落或是發(fā)生佩戴該系統(tǒng)的用戶的跌倒。所述跌倒特征的一個不同之處是脫離的系統(tǒng)在掉落時很可能旋轉(zhuǎn)一次或多次。盡管旋轉(zhuǎn)軸并非作為先驗已知，但能夠利用諸如加速度計、陀螺儀或測力計的傳感器來檢測像這樣的旋轉(zhuǎn)。
由于跌倒檢測系統(tǒng)2是電池供電的，并且，電池的更換對于某些用戶而言可能是一項艱難的任務(wù)，因而應(yīng)當(dāng)使該系統(tǒng)中的所有電子電路的功率消耗最小化，以得到該系統(tǒng)無需服務(wù)(以便更換電池)的可接受的時間。因此，陀螺儀是次優(yōu)選使用的傳感器，使得利用加速度計和磁力計這兩者檢測至少一個完全旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)包括加速度計的跌倒檢測系統(tǒng)在掉落期間圍繞其自身旋轉(zhuǎn)時，將感測出僅次于重力的離心力。從傳感器的觀點出發(fā)，離心力大約恒定，重力隨著旋轉(zhuǎn)而出現(xiàn)。在該系統(tǒng)掉落期間的旋轉(zhuǎn)時，離心力將“DC”分量引入加速度計提供的加速度信號中，而重力被觀察為 “AC”分量。分析模塊30可以通過檢測加速度信號中的“AC”分量而檢測該系統(tǒng)的完全旋轉(zhuǎn)。為了能夠檢測“AC”分量，該分析模塊可以包括高通濾波器，以抑制“DC”分量。實驗表明，高通濾波器的截止頻率可以典型地為0. 6Hz。使用加速度計檢測旋轉(zhuǎn)的缺點是無法可靠地檢測旋轉(zhuǎn)。例如，在自由落體狀況期間，加速度計感測出的重力可以是零或接近零，使得難以檢測完全旋轉(zhuǎn)。因此，在該系統(tǒng)的優(yōu)選的實施例中，使用磁力計來確定該系統(tǒng)的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否(完全旋轉(zhuǎn)是超過至少360度的旋轉(zhuǎn))，并且，僅響應(yīng)于由傳感器提供的信號指示潛在的跌倒，以及所確定的不存在一個或多個一次完全旋轉(zhuǎn)而提供警報。
7 脫離的系統(tǒng)的跌倒特征和佩戴跌倒檢測系統(tǒng)的人的跌倒特征之間的另一不同之處是，脫離的系統(tǒng)也很有可能在意外掉落且翻滾并然后撞到地面之后旋轉(zhuǎn)一次或多次。該特征提供減少電池功率消耗的進一步的可能性。在該跌倒檢測系統(tǒng)的實施例中，對磁力計的輸出信號進行分析，以響應(yīng)于由一個或多個傳感器提供的、指示潛在的跌倒的信號分析而識別至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否。根據(jù)本發(fā)明的跌倒檢測系統(tǒng)2包括均耦合至分析模塊30的加速度計50和磁力計20。分析模塊30分析由加速度計50提供的信號55，將信號 55與閾值比較。當(dāng)信號大于閾值時，可能發(fā)生潛在的跌倒，并且，分析模塊分析由磁力計提供的輸出信號25，以識別至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否。在檢測到一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的情況下，將潛在的跌倒識別為意外掉落，并且無需提供警報。然而，當(dāng)未檢測到完全旋轉(zhuǎn)時， 將潛在的跌倒識別為佩戴所述跌落檢測系統(tǒng)的用戶的跌倒，并且發(fā)出警報。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一跌倒檢測系統(tǒng)2的方框圖。在該系統(tǒng)的實施例中， 分析模塊30包括耦合至磁力計20和/或加速度計50的模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器75。AD轉(zhuǎn)換器 75將輸出信號25和加速度信號55轉(zhuǎn)換成存儲在存儲器80中的多個數(shù)字代碼。由處理器 90從該存儲器檢索所存儲的數(shù)據(jù)，并且，對所存儲的數(shù)據(jù)進行分析。在所識別的跌倒的情況下，觸發(fā)警報35。該處理器可以執(zhí)行程序代碼，該程序代碼也存儲在所述存儲器90中，并且，可以在諸如例如存儲卡的另一存儲器上提供。程序代碼例如包括算法，當(dāng)在處理器90 上執(zhí)行時，該算法分析由磁力計20提供的輸出信號25，以檢測包括該磁力計的跌倒檢測系統(tǒng)2的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否。
圖4示出了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。該方法包括步驟分析一個或多個傳感器信號100以檢測潛在的跌倒、分析磁力計輸出信號120以確定一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否以及在所檢測到的潛在的跌倒和所檢測到的不存在完全旋轉(zhuǎn)的情況下提供警報110。在一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的情況下，所檢測到的潛在的跌倒實際上由未附接至用戶的跌倒檢測系統(tǒng)的掉落引起。分析一個或多個傳感器信號100以檢測潛在的跌倒的步驟以及分析磁力計輸出信號120以確定不存在完全旋轉(zhuǎn)的步驟可以并行執(zhí)行。一個或多個旋轉(zhuǎn)的存在與否的確定優(yōu)選地使用磁力計提供的輸出信號來執(zhí)行，但也可以通過使用諸如陀螺儀或加速度計的其他傳感器的信號來實現(xiàn)。
圖5示出了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的另一方法的另一流程圖。為了節(jié)約功率消耗， 分析磁力計120的輸出信號以確定完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的步驟取決于所檢測到的潛在的跌倒而進行。當(dāng)檢測到潛在的跌倒時，所述跌倒可能實際上由該系統(tǒng)的意外掉落引起。因此，接下來執(zhí)行分析磁力計輸出信號120以檢測不存在完全旋轉(zhuǎn)的步驟。在所檢測到的不存在完全旋轉(zhuǎn)的情況下，潛在的跌倒與佩戴該跌倒檢測系統(tǒng)的用戶的跌倒有關(guān)，因此接下來執(zhí)行提供警報110的步驟?？梢酝ㄟ^分析加速度計提供的信號或分析傳感器的組合的信號而檢測潛在的跌倒。
圖6圖解說明佩戴跌倒檢測系統(tǒng)2的用戶4的跌倒。系統(tǒng)2中的磁力計用于測量跌倒檢測系統(tǒng)2的附近的磁場H的強度和/或方向。在掉落或跌倒的情況下，該跌倒檢測系統(tǒng)的一個或多個旋轉(zhuǎn)發(fā)生在假設(shè)磁場H均勻的有限大小的空間中。已知各種類型的磁力計。例如，磁力計可以包括一個或多個霍爾效應(yīng)傳感器。通過使用三個霍爾效應(yīng)傳感器并在 x-y-z坐標系中將它們定位成相對于彼此正交，第一傳感器測量χ方向上的強度，第二傳感器測量y方向上的強度，第三傳感器測量ζ方向上的強度，可以確定跌倒檢測系統(tǒng)2的附近的磁場H的強度和方向。當(dāng)磁力計旋轉(zhuǎn)時，由每個霍爾效應(yīng)傳感器測量的磁場強度將改變 (除非旋轉(zhuǎn)軸與χ軸、y軸或ζ軸一致，但這不太可能，并且，即使如此也可以利用另外兩個軸上的磁場強度對旋轉(zhuǎn)進行測量)。該磁力計的完全旋轉(zhuǎn)可以通過分析所測量的H場相對于所述磁力計的取向來檢測。然而，代替分析H場的取向以便檢測完全旋轉(zhuǎn)，也有可能僅分析例如所測量的χ方向上的H場的強度X(t)，以便檢測旋轉(zhuǎn)。這提供了例如通過確定X(t) 的周期性的對標量X(t)的更簡單的分析以便檢測旋轉(zhuǎn)的優(yōu)點。因此，可以利用布置為僅在單個方向上、例如在χ軸方向上測量磁場H的強度的磁力計來檢測跌倒檢測系統(tǒng)2的旋轉(zhuǎn)。 在跌倒檢測系統(tǒng)2的實施例中，磁力計僅包括一個霍爾傳感器。在另一實施例中，磁力計包括優(yōu)選地取向為相對于彼此正交的兩個霍爾傳感器。這提供了增強的靈敏度的優(yōu)點，這是因為即使當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸與傳感器之一的測量取向(即，χ方向或y方向)一致時，也可使用其他傳感器的輸出信號來檢測跌倒檢測系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)。
圖7示出了利用根據(jù)本發(fā)明的算法獲得的圖表。一種檢測旋轉(zhuǎn)的相對簡單的方法是通過確定磁力計的輸出信號的周期性的存在。一個優(yōu)點是，如以上根據(jù)圖6所討論的，也可在標量X(t)中檢測旋轉(zhuǎn)的周期性。因此，可以通過計算標量X(t)的自相關(guān)來確定磁力計的輸出信號的周期性。例如，確定一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的算法包括步驟 -例如以50Hz的頻率對輸出信號X(t)進行采樣，并且，將樣本存儲在存儲器中； -針對τ的各種值，例如針對從一個采樣周期(20ms)至高達400ms的范圍的τ， 在例如500ms的有限長度的窗口計算自相關(guān)R(t) =/ X(t).X(t+x)dt； _重復(fù)先前步驟的計算，其中，將窗口移動一個或多個采樣周期； -對于τ興0，確定所獲得的R(τ )值中的峰值的存在與否。
執(zhí)行該算法的步驟的結(jié)果在圖7中示出。χ軸顯示以單位采樣表示的τ的值。在 50Hz的采樣頻率下，采樣周期是20ms，導(dǎo)致示出的τ的0至400ms的范圍。y軸示出時間 t，該時間t也以單位采樣表示，導(dǎo)致示出的t的0至4秒的范圍。ζ軸示出計算的自相關(guān) R(T)0在第一個兩秒(參見y軸)期間，跌倒檢測系統(tǒng)處于自由落體但不旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致自相關(guān)的高值。如X(t)的周期性所指示的，在3秒發(fā)生旋轉(zhuǎn)。所述周期性導(dǎo)致大約9次采樣處 (參見χ軸)的R(T)的峰值和大約18次采樣處的第二個較弱的峰值，在6次和14次采樣滯后之間具有最小的自相關(guān)的值。在該系統(tǒng)的實施例中，分析模塊適于執(zhí)行以上討論的算法的步驟。
在另一實施例中，分析模塊適于計算X(t)的FFT(快速傅里葉變換)和在頻域中執(zhí)行X(t)的分析。由該系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)引起的X(t)的周期性顯示為X(t)的頻譜中的峰值。分析模塊還適于檢測所述峰值。
在另一實施例中，分析模塊適于計算R( τ )的FFT。如從維納辛欽定理所得知，通過將自相關(guān)變換成頻域而獲得功率譜。在功率譜中，Rh)的多個峰值(如圖7中所示，在大約9次和18次采樣處)彼此加強。由該系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)引起的X(t)的周期性在該譜中作為峰值出現(xiàn)(在4/9泡，4是50泡的采樣頻率)。分析模塊還適于檢測所述譜中的所述峰值。
權(quán)利要求
1.一種跌倒檢測系統(tǒng)(2)，包括用于監(jiān)測所述跌倒檢測系統(tǒng)的用戶(4)的運動的磁力計(20)，所述系統(tǒng)(2)布置為根據(jù)識別的跌倒而提供警報(35)，所述系統(tǒng)(2)的特征在于， 其還包括分析模塊(30)，所述分析模塊(30)耦合至所述磁力計(20)并布置為用于分析所述磁力計的輸出信號(25)以識別所述系統(tǒng)(2)的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否，所述旋轉(zhuǎn)至少超過360度，所述系統(tǒng)還布置為提供關(guān)于所識別的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的跌倒檢測系統(tǒng)(2)，其中，所述系統(tǒng)還布置為進一步根據(jù)所識別的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否而提供所述警報。
3.如權(quán)利要求1或2所述的跌倒檢測系統(tǒng)(2)，其中，所述分析模塊(30)還布置為分析所述輸出信號(25)并響應(yīng)于識別的跌倒而識別所述至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否。
4.如權(quán)利要求1或2所述的跌倒檢測系統(tǒng)(2)，其中，所述系統(tǒng)(2)還包括加速度計 (50)，所述加速度計(50)耦合至所述分析模塊(30)并布置為提供指示所述系統(tǒng)(2)的加速度的信號(55)，所述分析模塊(30)還布置為分析所述信號(55)并響應(yīng)于已超過預(yù)定閾值的所述加速度計(50)的所述信號(55)而識別所述至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否。
5.如權(quán)利要求1-4中的任一項所述的跌倒檢測系統(tǒng)(2)，其中，所述分析模塊(30)布置為確定所述輸出信號(25)的周期性。
6.如權(quán)利要求5所述的跌倒檢測系統(tǒng)(2)，其中，所述分析模塊(30)布置為使用對所述磁力計的所述輸出信號(25)執(zhí)行的自相關(guān)函數(shù)來確定所述周期性。
7.如權(quán)利要求5或6所述的跌倒檢測系統(tǒng)(2)，其中，所述分析模塊(30)包括-模數(shù)轉(zhuǎn)換器(75)，其耦合至所述磁力計(20)，并且布置為將所述輸出信號(25)轉(zhuǎn)換成多個數(shù)字代碼，_存儲器(80)，其耦合至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(75)，并且布置為用于存儲所述多個數(shù)字代碼，-處理器(90)，其耦合至所述存儲器，并且布置為用于從所述存儲器檢索所述數(shù)字代碼，并且還布置為用于根據(jù)所述多個數(shù)字代碼而確定所述輸出信號(25)的所述周期性。
8.一種操作跌倒檢測系統(tǒng)的方法，所述方法包括分析一個或多個傳感器信號以識別所述跌倒檢測系統(tǒng)的用戶的潛在的跌倒的第一步驟(100)和響應(yīng)于其而提供警報的第二步驟(110)，所述方法的特征在于，其包括分析由磁力計提供的輸出信號以檢測包括所述磁力計的所述跌倒檢測系統(tǒng)的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的第三步驟(120)，其中，所述旋轉(zhuǎn)至少超過360度，所述系統(tǒng)還提供關(guān)于所識別的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，提供警報的所述第二步驟(110)還取決于確定的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，響應(yīng)于所述第一步驟(100)檢測的潛在的跌倒而執(zhí)行所述第三步驟(120)。
11.如權(quán)利要求8-10中的任一項所述的方法，其中，進行分析以檢測所述至少一個旋轉(zhuǎn)的存在與否的所述步驟(100)包括確定所述輸出信號的周期性。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，使用對所述磁力計的所述輸出信號執(zhí)行的自相關(guān)來確定所述輸出信號的所述周期性。
13.如權(quán)利要求8-12中的任一項所述的方法，其中，所述第一步驟包括分析由所述跌倒檢測系統(tǒng)中包括的加速度計提供的加速度信號。
14.跌倒檢測系統(tǒng)(2)中包括的磁力計(20)的輸出信號(25)的確定的周期性在確定所述系統(tǒng)的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否中的使用，其中，所述旋轉(zhuǎn)至少超過360度，所述跌倒檢測系統(tǒng)提供關(guān)于所確定的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否的數(shù)據(jù)。
15.如權(quán)利要求14所述的使用，其中，所述跌倒檢測系統(tǒng)響應(yīng)于檢測到的跌倒和所確定的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否而提供警報(35)。
16.一種在跌倒檢測系統(tǒng)(2)中使用的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括程序代碼，所述程序代碼在處理器(90)上執(zhí)行時，適于檢測所述跌倒檢測系統(tǒng)的用戶的跌倒、分析由磁力計(20)提供的輸出信號(25)以檢測包括所述磁力計的所述跌倒檢測系統(tǒng)的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否，其中，所述旋轉(zhuǎn)至少超過360度。
17.如權(quán)利要求16所述的計算機程序產(chǎn)品，還包括在處理器(90)上執(zhí)行時適于根據(jù)檢測到的跌倒和確定的至少一個完全旋轉(zhuǎn)的存在與否而提供警報(35)的程序代碼。
全文摘要
由跌倒檢測系統(tǒng)(2)提供的警報(35)可能由該系統(tǒng)的意外掉落引起。因此，在發(fā)出警報之前，跌倒檢測系統(tǒng)需要確認潛在的跌倒來源于由用戶(4)佩戴的跌倒檢測系統(tǒng)。未附接至用戶的跌倒檢測系統(tǒng)的下落以該系統(tǒng)的一個或多個完全旋轉(zhuǎn)的發(fā)生為特征。通過分析磁力計的輸出信號并通過檢測所述輸出信號的周期性而識別所述旋轉(zhuǎn)。跌倒檢測系統(tǒng)(2)根據(jù)所識別的不存在至少一個完全旋轉(zhuǎn)而提供警報。
文檔編號G08B21/04GK102187371SQ200980140683
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者W·R·T·坦恩卡特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司