一種穿戴式人體癱倒檢測報警裝置及應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種穿戴式人體癱倒檢測報警裝置及應用，所述的可穿戴報警裝置包括：加速度傳感器、信號處理模塊、無線通訊模塊、GPS定位模塊、人機交互模塊和報警模塊。該裝置通過監(jiān)測人體日常行為是否與人體癱倒行為相匹配，并結合人機交互模塊來綜合判斷人體癱倒，并及時發(fā)出警報。其有益效果在于，體積小，攜帶方便，無任何附帶感，符合人的穿戴習慣，結合多個加速度傳感器檢測、人機交互確認、地理位置識別等的信息融合，結合佩戴的傳感器越多，正確率越高，大量數(shù)據(jù)表明正常佩戴腰間穿戴式人體癱倒檢測及報警裝置，正確率在95%以上。
【專利說明】一種穿戴式人體癱倒檢測報警裝置及應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明主要涉及一種采用多傳感器信息處理技術、無線通信技術的便攜式穿戴設備，具體為一種人體癱倒檢測報警裝置及其檢測報警方法。
【背景技術】
[0002]隨著通訊技術及微傳感器技術的不斷發(fā)展及信息社會的不斷進步，使得研制方便又可靠的癱倒報警裝置成為可能，人們希望有一種出現(xiàn)癱倒時能夠自動報警的裝置，以便對傷者及時救治。
[0003]癱倒和跌倒的區(qū)別:人體可能在坐姿出現(xiàn)癱倒；癱倒的過程往往要比跌倒或摔倒更為緩慢。
[0004]癱倒能有效監(jiān)測大部分老年人的日常行為，具有自學習能力，能高度匹配每個人的日常行為，從而達到高準確率判定老年人癱倒事件，及時報警，可大大降低死亡率。跌倒是對快速瞬間的傾斜判定比較準確，而對于緩慢的倒下或坐下無法準確判定，如心臟病發(fā)作，基本上會癱倒或癱坐的姿態(tài)，而一般的跌到檢測會將其認為正常行為。
[0005]隨著老齡化問題日趨嚴重，針對65歲以上老年人群或行走不便的人群等，設計一種穿戴方便、無任何附屬感的人體癱倒檢測和報警的裝置，非常有必要。
[0006]目前有很多關于跌倒方面的檢測技術，包括:1.使用加速度傳感，通過分析加速度來檢測是否跌倒，但癱倒往往不具備非常突變的身體行為，所以會造成該情況下無法正常識別出，容易誤判，通用性差；2.通過放置在腳底的壓力傳感器來檢測，該檢測需要使用者在站立情況下才能識別出，識別情況單一，功耗大；3.通過視頻圖像分析，該方法容易造成使用者隱私泄露等問題。

【發(fā)明內容】

[0007]針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種基于多傳感器的人體癱倒檢測裝置、癱倒情況下的報警裝置以及實現(xiàn)癱倒檢測的方法，使得老年人在癱倒狀態(tài)下可以第一時間獲得求助。
[0008]為達到上述目的，提供一種結構合理、方便使用、誤判率低的人體癱倒檢測方法及報警裝置。本發(fā)明采用以下技術方案。
[0009]一種穿戴式人體癱倒檢測報警裝置，包括可穿戴裝置本體，所述可穿戴裝置本體包括檢測人體傾斜角度的傾角傳感器、檢測人體傾倒加速度的加速度傳感器、對檢測信號進行處理的信號處理模塊、與各傳感器及外界通訊的無線通訊模塊、GPS定位模塊、人機交互模塊和報警模塊。
[0010]所述的無線通訊模塊包括三種功能:從其他部位佩戴設備中獲取傳感器數(shù)據(jù)、出現(xiàn)癱倒情況下發(fā)送求救信息至預先設置好的聯(lián)系人以及在無法獲救時通過緊急求救獲得幫助。
[0011]可穿戴裝置本體設于人體的腰部。[0012]所述的人機交互模塊在佩戴時需要設定使用者個人相關信息、所佩戴的設備個數(shù)及佩戴部位，以及設定在出現(xiàn)意外后求救中心聯(lián)系方式，設有按鍵或觸摸屏，達到人機交互的目的。
[0013]所述的報警裝置還內置GPRS通訊功能，在發(fā)生癱倒后可以發(fā)送求助信息至預先設置的聯(lián)系人。
[0014]所述的報警裝置還內置有語音功能或震動功能。
[0015]所述的報警裝置，在出現(xiàn)癱倒識別后，為進一步減小誤判，會進入人機互動環(huán)節(jié)，需要佩戴者通過按鈕與設備進行相應的交互。
[0016]還包括零至多個輔助佩戴裝置，每個輔助佩戴裝置均包括加速度傳感器、無線通訊模塊。
[0017]所述的輔助佩戴設備，當使用者增加佩戴個數(shù)時系統(tǒng)識別癱倒的準確率會隨之提聞。
[0018]所述的輔助佩戴設備的佩戴部位包括但不限于:手腕、腳腕、腳底、頸部等部位；包括但不限于:智能手環(huán)、智能腳環(huán)、項鏈、皮帶、腰帶、鞋子、衣服、褲子、帽子等任何可穿戴式設備。
[0019]所述的輔助佩戴設備，使用者必須至少選擇一個部位的設備佩戴。
[0020]上述穿戴式人體癱倒檢測報警裝置的檢測報警方法，包括以下步驟:
[0021]步驟1.1初始佩戴并開啟設備后進行上電初始化，對各個模塊進行初始操作；
[0022]步驟1.2第一次使用時設置用戶信息、緊急求救聯(lián)系人和其他部位佩戴設備的佩戴個數(shù)及相應的佩戴部位，其中用戶信息中包含使用者最常用的地理位置信息；
[0023]步驟1.3各模塊傳感器采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送至信號處理模塊；
[0024]步驟1.4信號處理模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行分析，最終判斷出佩戴者是否出現(xiàn)癱倒情況；
[0025]步驟1.5為減少設備誤判率，當識別為癱倒時將進入癱倒確認狀態(tài)；
[0026]步驟1.6確認發(fā)生癱倒后進入緊急求救流程，否則進入步驟1.3。
[0027]所述的癱倒識別方法為:
[0028]步驟2.1初始化,癱倒變量slump_sign置O,身體姿勢標志變量body_status置O ;
[0029]步驟2.2實時獲取各加速度傳感器(此處采用3軸加速度傳感器)采集的數(shù)據(jù)和腰部傾角數(shù)據(jù)；
[0030]步驟2.3對原始數(shù)據(jù)進行濾波處理，此處采用低通平滑濾波，去除高頻噪聲；
[0031]步驟2.4，采用FIFO (隊列)模式存儲當前時間點之前一段時間內的加速度數(shù)據(jù)和對應的傾角數(shù)據(jù)；
[0032]步驟2.5通過獲取腰部傾角傳感器的值Θ (人體與水平面的夾角)來判定佩戴者當前的身體姿勢，當Θ >60°表示站立狀態(tài)，而當Θ <60°表示傾倒狀態(tài)，若身體姿勢由站立狀態(tài)變?yōu)閮A倒狀態(tài)時，統(tǒng)計此狀態(tài)變化區(qū)間各加速度傳感器各自的加速度變化率，具體做法為:
[0033]1)記錄身體姿勢由站立變?yōu)槠教伤脮r間used_time:
[0034]身體與水平夾角Θ≥60。時used_time為O,當身體傾角Θ <60。時開始統(tǒng)計時間，直至身體傾角Θ <30°的一個靜止狀態(tài)計時結束。[0035]2)統(tǒng)計該過程中各加速度傳感器的加速度變化量change—rate，計算方式為:
【權利要求】
1.一種穿戴式人體癱倒檢測報警裝置，其特征在于，包括可穿戴裝置本體，所述可穿戴裝置本體包括檢測人體傾斜角度的傾角傳感器、檢測人體傾倒加速度的加速度傳感器、對檢測信號進行處理的信號處理模塊、與各傳感器及外界通訊的無線通訊模塊、GPS定位模塊、人機交互模塊和報警模塊。
2.如權利要求1所述的穿戴式人體癱倒檢測報警裝置，其特征在于，還包括零至多個輔助佩戴裝置，每個輔助佩戴裝置均包括加速度傳感器、無線通訊模塊。
3.如權利要求1或2所述的穿戴式人體癱倒檢測報警裝置，其特征在于，可穿戴裝置本體設于人體的腰部。
4.如權利要求1或2所述的穿戴式人體癱倒檢測報警裝置，其特征在于，輔助佩戴裝置設于人體的手腕、腳腕、腳底或頸部。
5.如權利要求1或2所述的穿戴式人體癱倒檢測報警裝置，其特征在于，人機交互模塊設有按鍵或觸摸屏。
6.權利要求1所述穿戴式人體癱倒檢測報警裝置的檢測報警方法，包括以下步驟: 步驟1.1初始佩戴并開啟設備后進行上電初始化，對各個模塊進行初始操作； 步驟1.2第一次使用時設置用戶信息、緊急求救聯(lián)系人和其他部位輔助佩戴裝置的佩戴個數(shù)及相應的佩戴部位，其中用戶信息中包含使用者最常用的地理位置信息； 步驟1.3各模塊傳感器采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送至信號處理模塊； 步驟1.4信號處理模塊對接收到的數(shù)據(jù)進行分析，最終判斷出佩戴者是否出現(xiàn)癱倒情況； 步驟1.5為減少設備誤判率，當識別為癱倒時將進入癱倒確認狀態(tài)； 步驟1.6確認發(fā)生癱倒后進入緊急求救流程，否則進入步驟1.3。
7.如權利要求6所述穿戴式人體癱倒檢測報警裝置的檢測報警方法，其特征在于， 步驟1.4中癱倒的判斷方法為: 步驟2.1實時獲取各加速度傳感器采集的數(shù)據(jù)和腰部傾角數(shù)據(jù)； 步驟2.2對原始數(shù)據(jù)進行低通平滑濾波處理，去除高頻噪聲； 步驟2.3，采用FIFO模式存儲當前時間點之前一段時間內的加速度數(shù)據(jù)和對應的傾角數(shù)據(jù)； 步驟2.4通過獲取腰部傾角傳感器測得的人體與水平面的夾角值Θ來判定佩戴者當前的身體姿勢，當Θ >60°表示站立狀態(tài)，而當Θ <60°表示傾倒狀態(tài)，若身體姿勢由站立狀態(tài)變?yōu)閮A倒狀態(tài)時，統(tǒng)計此狀態(tài)變化區(qū)間各加速度傳感器各自的加速度變化率，具體做法為: O記錄身體姿勢由站立變?yōu)槠教伤脮r間used_time: 身體與水平夾角9≥60°時used_time為O,當身體傾角Θ ≤<60° 時開始統(tǒng)計時間，直至身體傾角Θ <30°的一個靜止狀態(tài)計時結束。 2)統(tǒng)計該過程中各加速度傳感器的加速度變化率，change_rate,計算方式為:
8.如權利要求6所述穿戴式人體癱倒檢測報警裝置的檢測報警方法，其特征在于，所述緊急求救流程包括以下步驟: 步驟3.1當信號處理模塊識別為癱倒后進行語音警報，報警裝置將進入語音確認，若佩戴者未在規(guī)定時間內按語音要求操作則進入步驟3.2 ； 步驟3.2獲取當前的GPS位置信息，并計算出離初始設定地點的距離以及方位； 步驟3.3發(fā)送求救短信至預先設置的求救號碼，信息包括了使用者的GPS絕對地理位置，同時設備通過內置的揚聲器以最大音量開始呼救，以獲得就近的幫助； 步驟3.4等待施救方的應答； 步驟3.5若應答時間超過了預先設定的等待時間，進入步驟3.6 ； 步驟3.6通過緊急呼救信號通道進行緊急呼救。
【文檔編號】G08B21/04GK103810817SQ201410060700
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權日:2014年2月21日
【發(fā)明者】魏琴, 喬麗軍, 喻建斌, 賈智亞, 伍時慶 申請人:廣東樂源數(shù)字技術有限公司