一種防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，利用運(yùn)動(dòng)傳感器提供的運(yùn)動(dòng)中斷和單片機(jī)的停機(jī)模式的低功耗特性，通過單片機(jī)檢測運(yùn)動(dòng)傳感器的運(yùn)動(dòng)中斷信號，靈活地調(diào)整單片機(jī)和運(yùn)動(dòng)傳感器的工作狀態(tài)，達(dá)到降低整機(jī)功耗的目的，同時(shí)，運(yùn)動(dòng)傳感器在低功耗模式下，僅以較低采樣率對加速度數(shù)據(jù)采集，一旦檢測到加速度超過設(shè)定閾值，立即產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)中斷信號，通知單片機(jī)監(jiān)測對象已由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)單片機(jī)更新運(yùn)動(dòng)傳感器的配置，使之工作于高速采樣狀態(tài)。
【專利說明】
一種防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 研究表明，在65歲以上的老年人中，每年有1次以上跌倒經(jīng)歷的比例高達(dá)1 /3，其中 20 %~30 %的老人在跌倒事件中會(huì)造成擦傷、髖部骨折、頭部外傷等;且隨著年齡的增加， 發(fā)生跌到的風(fēng)險(xiǎn)增加。跌倒本身可能對人體產(chǎn)生傷害，如果跌倒后不能得到及時(shí)的救助，可 能會(huì)使結(jié)果更加惡化。如何有效檢測跌倒、并提供及時(shí)的求助信息，顯得極為重要;如果能 夠在跌倒前及時(shí)預(yù)警，也能避免很多悲劇的發(fā)生;如果在發(fā)生跌倒過程中，能夠有相應(yīng)的裝 置提供緩沖，降低跌倒帶來的傷害，就能夠大大減小跌倒對老人帶來的安全威脅。
[0003] 目前，實(shí)現(xiàn)跌倒預(yù)警的方案主要是通過可穿戴式防跌倒監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對人體 姿態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，檢測到跌倒發(fā)生后，通過通信模塊與專用的服務(wù)器端通信，并撥打報(bào)警電 話、向救護(hù)中心和監(jiān)護(hù)人提供跌倒位置、跌倒時(shí)間等信息。
[0004] 在實(shí)際工程中，由于運(yùn)動(dòng)傳感器需要實(shí)時(shí)、高速采樣，才能完成對人體姿態(tài)的實(shí)時(shí) 監(jiān)測；而穿戴式設(shè)備設(shè)計(jì)小巧、便攜，其電池容量不會(huì)太大，使得跌倒預(yù)警器的續(xù)航時(shí)間大 大縮短。但實(shí)際上，人體大部分時(shí)間運(yùn)動(dòng)幅度較小、尤其是老年人，如果充分利用主控單片 機(jī)的低功耗、并合理控制運(yùn)動(dòng)傳感器的采樣頻率(運(yùn)動(dòng)傳感器功耗與采樣頻率成正相關(guān)）： 長時(shí)間運(yùn)動(dòng)幅度小時(shí)使用低速采樣模式、檢測到大幅運(yùn)動(dòng)時(shí)立即切換為高速采樣，就能夠 大幅延長預(yù)警器工作時(shí)間，推動(dòng)防跌倒設(shè)備的實(shí)用化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，有必要提供一種低功耗控制策略，能夠在不影響跌倒檢測和預(yù)警的前 提下，大幅降低整機(jī)功耗，以延長預(yù)警器的工作時(shí)間的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，包括下述步驟:所述防跌倒預(yù)警器包括運(yùn)動(dòng) 傳感器、信號連接于所述運(yùn)動(dòng)傳感器的單片機(jī)及與所述運(yùn)動(dòng)傳感器和單片機(jī)電性連接的電 源模塊，所述運(yùn)動(dòng)傳感器包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁力計(jì)，所述三軸加速度計(jì) 用于采集人體X軸加速度、Y軸加速度及Z軸加速度;所述運(yùn)動(dòng)傳感器還用于將所述三軸加速 度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為人體姿態(tài)角;所述單片機(jī)用于接收所述運(yùn) 動(dòng)傳感器的信息并進(jìn)行處理，其特征在于，所述防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法包括下述步 驟：
[0008] 步驟SlO:初始化單片機(jī)及所述單片機(jī)對所述運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)行初始化設(shè)置；
[0009] 步驟S20:所述單片機(jī)發(fā)送低功耗命令，使所述運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)入低功耗模式，并判 斷所述運(yùn)動(dòng)傳感器是否進(jìn)入低功耗模式，若判斷結(jié)果為"是"，進(jìn)行下一步，若為"否"，返回 上一步；
[0010] 步驟S30:所述單片機(jī)執(zhí)行WFI/WFE指令；
[0011] 步驟S40:所述單片機(jī)進(jìn)入停機(jī)模式；
[0012] 步驟S50:所述單片機(jī)檢測所述運(yùn)動(dòng)傳感器的是否出現(xiàn)中斷信號，若"是"進(jìn)行下一 步;若否，返回步驟S40;
[0013] 步驟S60:所述單片機(jī)退出停機(jī)模式，所述單片機(jī)命令所述運(yùn)動(dòng)傳感器退出低功耗 模式；
[0014]步驟S70:所述單片機(jī)命令所述運(yùn)動(dòng)傳感器中的三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸 磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人體姿態(tài)角，并將所述X軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度合并為 合加速度；
[0015] 步驟S80:所述單片機(jī)判斷所述人體姿態(tài)角是否大于第一閾值，若是，進(jìn)行下一步； 若否，則進(jìn)一步判斷在30秒倒計(jì)時(shí)，是否姿態(tài)角及合加速度均未超過對應(yīng)的閾值，若是返回 步驟S30，若否，重復(fù)步驟S80;
[0016] 步驟S90:所述單片機(jī)進(jìn)一步判斷所述合加速度是否大于第二閾值，若是，進(jìn)一步 判斷姿態(tài)角是否大于姿態(tài)角閾值，若所述姿態(tài)角是大于姿態(tài)角閾值，所述單片機(jī)發(fā)送求救 命令，若姿態(tài)角小于姿態(tài)角閾值，進(jìn)行語音預(yù)警;若否，重復(fù)該步驟。
[00?7] 優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)傳感器采用的是InvenSense公司的MPU9150傳感器。
[0018] 優(yōu)選地，所述單片機(jī)采用的是ST公司的STM32F405RG。
[0019] 優(yōu)選地，所述單片機(jī)對所述運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)行初始化設(shè)置包括對所述三軸加速度計(jì) 基三軸磁力計(jì)量程設(shè)置及自檢測試。
[0020] 優(yōu)選地，所述單片機(jī)發(fā)送低功耗命令使所述運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)入低功耗模式包括對所 述運(yùn)動(dòng)傳感器的采樣速率、加速度閾值和采樣時(shí)間的設(shè)置。
[0021] 優(yōu)選地，所述采樣頻率的取值包括1.25Hz、5Hz、20Hz和40Hz。
[0022] 優(yōu)選地，所述第一閾值為1.25g，所述第二閾值為4g。
[0023] 優(yōu)選地，所述防跌倒預(yù)警器還包括定位模塊，所述定位模塊電性連接于所述單片 機(jī)。
[0024] 優(yōu)選地，所述定位芯片采用的是和芯星通公司的UM220-III-N。
[0025]優(yōu)選地，所述UM220-III-N通過串口與所述單片機(jī)相連，其接收配置輸出數(shù)據(jù)速率 的命令格式為："$CFGMSG，msgCLASS，msgID，rate"，其中，rate即為輸出速率，為0表示停止 輸出數(shù)據(jù);1表示每秒輸出一組數(shù)據(jù);1 〇表示每秒輸出1 〇組數(shù)據(jù)。
[0026] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，其有益效果在于：
[0027] 本發(fā)明提供的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，利用運(yùn)動(dòng)傳感器提供的運(yùn)動(dòng)中斷和 單片機(jī)的停機(jī)模式的低功耗特性，通過單片機(jī)檢測運(yùn)動(dòng)傳感器的運(yùn)動(dòng)中斷信號，靈活地調(diào) 整單片機(jī)和運(yùn)動(dòng)傳感器的工作狀態(tài)，達(dá)到降低整機(jī)功耗的目的，同時(shí)，運(yùn)動(dòng)傳感器在低功耗 模式下，僅以較低采樣率對加速度數(shù)據(jù)采集，一旦檢測到加速度超過設(shè)定閾值，立即產(chǎn)生運(yùn) 動(dòng)中斷信號，通知單片機(jī)監(jiān)測對象已由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)單片機(jī)更新運(yùn)動(dòng)傳感 器的配置，使之工作于高速采樣狀態(tài)。
[0028] 另外，在停機(jī)模式下，當(dāng)單片機(jī)檢測到運(yùn)動(dòng)傳感器運(yùn)動(dòng)中斷，單片機(jī)由停機(jī)模式轉(zhuǎn) 為工作模式，并依據(jù)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行跌倒檢測和判別;在工作模式下，當(dāng)連續(xù)30秒內(nèi)合加速度 低于設(shè)定閾值，認(rèn)為監(jiān)測對象沒有跌到風(fēng)險(xiǎn)，單片機(jī)進(jìn)入停機(jī)模式，功耗進(jìn)一步降低。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明提供的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法的步驟流程圖。
[0030] 圖2是所述防跌倒預(yù)警器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0032] 請參閱圖1，為本發(fā)明提供的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法100的步驟流程圖。
[0033] 其中，請參閱圖2,所述防跌倒預(yù)警器10包括運(yùn)動(dòng)傳感器11、信號連接于所述運(yùn)動(dòng) 傳感器11的單片機(jī)12及與所述運(yùn)動(dòng)傳感器11和單片機(jī)12電性連接的電源模塊13，所述運(yùn)動(dòng) 傳感器11包括三軸加速度計(jì)110、三軸陀螺儀112、三軸磁力計(jì)111，所述三軸加速度計(jì)110用 于采集人體X軸加速度、Y軸加速度及Z軸加速度;所述運(yùn)動(dòng)傳感器11還用于將所述三軸加速 度計(jì)110、三軸陀螺儀112、三軸磁力計(jì)111采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為人體姿態(tài)角;所述單片機(jī)12用 于接收所述運(yùn)動(dòng)傳感器的信息并進(jìn)行處理。
[0034] 上述防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法100包括下述步驟：
[0035] 步驟SlO:初始化單片機(jī)及所述單片機(jī)對所述運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)行初始化設(shè)置；
[0036] 優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)傳感器采用的是InvenSense公司的MPU9150傳感器。可選地，運(yùn) 動(dòng)傳感器 MPU9150 為 InvenSense 公司的 MPU9250、MPU9255、MPU6050 以及 MPU6500。
[0037]優(yōu)選地，所述單片機(jī)采用的是ST公司的STM32F405RG。它提供了三種低功耗模式： 睡眠模式、停機(jī)模式和待機(jī)模式。睡眠模式下僅關(guān)閉CPU內(nèi)核，能夠一定程度降低功耗;停機(jī) 模式下關(guān)閉CPU和外設(shè)，功耗大大降低;待機(jī)模式下功耗進(jìn)一步降低，但在喚醒后需要重新 配置各外設(shè)?？紤]到喚醒后需執(zhí)行跌倒檢測、防護(hù)和報(bào)警等動(dòng)作，方案中實(shí)際選擇的是停機(jī) 模式?？梢岳斫?，將STM32F405RG替換為ST公司的其它芯片：STM32F103，或者替換為具有ARM 架構(gòu)的其它公司的單片機(jī):如LPC1768等。
[0038] 具體地，通過單片機(jī)配置I2C總線，并對MPU9150傳感器進(jìn)行初始化配置，包括陀螺 儀量程、磁力計(jì)量程設(shè)置、DMP(Digital Motion Processor,數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器)和自檢測試 等。
[0039] 步驟S20:所述單片機(jī)發(fā)送低功耗命令，使所述運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)入低功耗模式，并判 斷所述運(yùn)動(dòng)傳感器是否進(jìn)入低功耗模式，若判斷結(jié)果為"是"，進(jìn)行下一步，若為"否"，返回 上一步；
[0040] 優(yōu)選地，所述單片機(jī)發(fā)送低功耗命令使所述運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)入低功耗模式包括對所 述運(yùn)動(dòng)傳感器的采樣速率、加速度閾值和采樣時(shí)間的設(shè)置。
[0041 ] 具體地，采樣頻率的取值可選1.25Hz、5Hz、20Hz和40Hz，頻率越低，功耗也越低，但 過低的采樣頻率會(huì)影響跌倒檢測的準(zhǔn)確率，造成漏警，因此設(shè)置采樣頻率為20Hz。
[0042]加速度閾值的大小是中斷信號產(chǎn)生的條件之一，考慮到除跌倒、奔跑等特殊情況 下加速度閾值才會(huì)超過Ig以上，加速度閾值設(shè)置為1.25g;這意味著，如果運(yùn)動(dòng)傳感器檢測 到合加速度超過1.25g，并滿足持續(xù)時(shí)間的條件，將會(huì)產(chǎn)生一次運(yùn)動(dòng)中斷。
[0043] 采樣時(shí)間是決定運(yùn)動(dòng)中斷產(chǎn)生的另一個(gè)條件，以毫秒為單位;通過大量的實(shí)驗(yàn)，持 續(xù)時(shí)間設(shè)置為5ms效果較好，意味著如果在連續(xù)5ms的時(shí)間里，合加速度保持在合加速度閾 值之上，即會(huì)產(chǎn)生一次運(yùn)動(dòng)中斷。
[0044] 可以理解，運(yùn)動(dòng)傳感器接收到退出低功耗模式指令時(shí)（單片機(jī)向相關(guān)寄存器寫入 配置參數(shù)），三軸加速度會(huì)以另一個(gè)高的采樣率進(jìn)行采樣，同時(shí)恢復(fù)三軸磁力計(jì)的數(shù)據(jù)采 集，進(jìn)入正常監(jiān)測模式，此時(shí)傳感器的功耗較高。
[0045] 這樣，在對運(yùn)動(dòng)傳感器初始化完成后，通過單片機(jī)給出相應(yīng)的指令，可以靈活地控 制傳感器的工作狀態(tài):在一定時(shí)間檢測到較大加速度值時(shí)，立即退出低功耗模式并進(jìn)行跌 倒檢測;如果檢測到檢測對象沒有跌到風(fēng)險(xiǎn)，則控制傳感器進(jìn)入低功耗模式，僅通過加速度 對人體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以降低數(shù)據(jù)采集的功耗。
[0046] 步驟S30:所述單片機(jī)執(zhí)行WFI/WFE指令；
[0047]可以理解，完成上述初始配置后，執(zhí)行ST公司提供的WFI/WFE指令，是單片機(jī)進(jìn)入 停機(jī)模式，內(nèi)核CPU和外設(shè)關(guān)閉，中斷檢測系統(tǒng)與CPU無關(guān)，不受影響。
[0048] 步驟S40:所述單片機(jī)進(jìn)入停機(jī)模式；
[0049] 步驟S50:所述單片機(jī)檢測所述運(yùn)動(dòng)傳感器的是否出現(xiàn)中斷信號，若"是"進(jìn)行下一 步;若否，返回步驟S40;
[0050] 步驟S60:所述單片機(jī)退出停機(jī)模式，所述單片機(jī)命令所述運(yùn)動(dòng)傳感器退出低功耗 模式；
[00511步驟S70:所述單片機(jī)命令所述運(yùn)動(dòng)傳感器中的三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸 磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人體姿態(tài)角，并將所述X軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度合并為 合加速度；
[0052]步驟S80:所述單片機(jī)判斷所述人體姿態(tài)角是否大于第一閾值，若是，進(jìn)行下一步； 若否，則進(jìn)一步判斷在30秒倒計(jì)時(shí)，是否姿態(tài)角及合加速度均未超過對應(yīng)的閾值，若是返回 步驟S30，若否，重復(fù)步驟S80;
[0053]步驟S90:所述單片機(jī)進(jìn)一步判斷所述合加速度是否大于第二閾值，若是，進(jìn)一步 判斷姿態(tài)角是否大于姿態(tài)角閾值，若所述姿態(tài)角是大于姿態(tài)角閾值，所述單片機(jī)發(fā)送求救 命令，若姿態(tài)角小于姿態(tài)角閾值，進(jìn)行語音預(yù)警;若否，重復(fù)該步驟。
[0054]優(yōu)選地，所述第一閾值為1.25g，所述第二閾值為4g，姿態(tài)角閾值為40°。
[0055]可以理解，單片機(jī)檢測MPU9150的運(yùn)動(dòng)中斷信號，如果檢測到中斷發(fā)生，單片機(jī)退 出停機(jī)模式，并立即向MPU9150發(fā)送指令，開啟三軸加速度和三軸磁力計(jì)并以高采樣率進(jìn)行 數(shù)據(jù)采集;同時(shí)，單片機(jī)依據(jù)采集的數(shù)據(jù)執(zhí)行跌倒檢測算法，有以下幾種可能：
[0056]判斷姿態(tài)角是否超過閾值(設(shè)定為40°)，并開啟30秒倒計(jì)時(shí)，如果30秒內(nèi)姿態(tài)角均 未超過40°，認(rèn)為是虛警，單片機(jī)配置MPU9150進(jìn)入低功耗模式，然后執(zhí)行WFI/WFE指令進(jìn)入 低停機(jī)模式。
[0057]如果姿態(tài)角超過40°，繼續(xù)判斷合加速度是否超過閾值(設(shè)置為4g);如果合加速度 低于4g，判定人體存在跌到風(fēng)險(xiǎn)，并依據(jù)姿態(tài)角通過語音提醒老人注意調(diào)整姿態(tài)，避免跌 倒。
[0058]如果姿態(tài)角大于40°且合加速度大于4g，認(rèn)為跌倒不可避免發(fā)生，開始執(zhí)行防護(hù)動(dòng) 作：如果配備了氣囊執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即刺破氣囊，為人體跌倒提供緩沖保護(hù)，并自動(dòng)向服務(wù)器發(fā) 送報(bào)警信息;如果沒有配備氣囊執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則缺乏防護(hù)功能，但在跌倒發(fā)生后能夠立即通過 通信模塊發(fā)送求救信息，并通過喇叭向周圍人群求救。
[0059] 所述防跌倒預(yù)警器還包括定位模塊14,所述定位模塊14電性連接于所述單片機(jī)。
[0060] 優(yōu)選地，所述定位模塊14采用的是和芯星通公司的UM220-III-N。可以理解，所述 定位模塊14還可以為UM220-III-NV和UM220-III-NL。
[0061] 可以理解，所述定位模塊14具有北斗、GPS雙模定位的特性，定位精度高，功耗較 低。該芯片沒有專門的低功耗控制方法和接口，但提供1~10級的數(shù)據(jù)輸出速率，速率等級 越低，數(shù)據(jù)更新時(shí)間間隔越長沒功耗越低。
[0062] UM220-III-N通過串口與單片機(jī)相連，其接收配置輸出數(shù)據(jù)速率的命令格式為："$ CFGMSG，msgCLASS，msgID，rate"，其中，rate即為輸出速率，為0表示停止輸出數(shù)據(jù)；1表示每 秒輸出一組數(shù)據(jù);1 〇表示每秒輸出1 〇組數(shù)據(jù)。rat e值越高，消耗功率越高。
[0063] 考慮到定位信息的更新速率不必太高和低功耗設(shè)計(jì)，在實(shí)施過程中設(shè)置的速率為 1，即每秒僅更新一次數(shù)據(jù)。
[0064] 請參閱下表1，為應(yīng)用本發(fā)明算法前后電流消耗對比(單位:mA)
[0065] 表1應(yīng)用本發(fā)明算法前后電流消耗對比（單位:mA)
[0067] 注:①定位模塊比較的是1級和10級速率情況下的電流消耗。
[0068] ②功率提升比定義為:正常工作模式電流消耗與低功耗(性能提升后）電流消耗比 值。
[0069] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：使用該低功耗控制算法后，相比正常工作的狀態(tài)下:運(yùn)動(dòng)傳感器功 耗降低80%左右，電流消耗僅為IlmA;停機(jī)模式下主控單片機(jī)電流消耗僅為10mA，比正常工 作下降低80%以上;定位模塊功耗降低較小，電流消耗保持在12mA左右。
[0070] 另外，考慮到UM220-III-N標(biāo)稱功耗在120mW左右，因此建議更改其它更低功耗的 同類型產(chǎn)品更，以獲得更好的功耗降低效果。
[0071] 本發(fā)明提供的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，利用運(yùn)動(dòng)傳感器提供的運(yùn)動(dòng)中斷和 單片機(jī)的停機(jī)模式的低功耗特性，通過單片機(jī)檢測運(yùn)動(dòng)傳感器的運(yùn)動(dòng)中斷信號，靈活地調(diào) 整單片機(jī)和運(yùn)動(dòng)傳感器的工作狀態(tài)，達(dá)到降低整機(jī)功耗的目的，同時(shí)，運(yùn)動(dòng)傳感器在低功耗 模式下，僅以較低采樣率對加速度數(shù)據(jù)采集，一旦檢測到加速度超過設(shè)定閾值，立即產(chǎn)生運(yùn) 動(dòng)中斷信號，通知單片機(jī)監(jiān)測對象已由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)單片機(jī)更新運(yùn)動(dòng)傳感 器的配置，使之工作于高速采樣狀態(tài)。
[0072] 另外，在停機(jī)模式下，當(dāng)單片機(jī)檢測到運(yùn)動(dòng)傳感器運(yùn)動(dòng)中斷，單片機(jī)由停機(jī)模式轉(zhuǎn) 為工作模式，并依據(jù)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行跌倒檢測和判別;在工作模式下，當(dāng)連續(xù)30秒內(nèi)合加速度 低于設(shè)定閾值，認(rèn)為監(jiān)測對象沒有跌到風(fēng)險(xiǎn)，單片機(jī)進(jìn)入停機(jī)模式，功耗進(jìn)一步降低。
[0073] 雖然本發(fā)明參照當(dāng)前的較佳實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能理 解，上述較佳實(shí)施方式僅用來說明本發(fā)明，并非用來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何在本發(fā)明 的精神和原則范圍之內(nèi)，所做的任何修飾、等效替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，所述防跌倒預(yù)警器包括運(yùn)動(dòng)傳感器、信號連接 于所述運(yùn)動(dòng)傳感器的單片機(jī)及與所述運(yùn)動(dòng)傳感器和單片機(jī)電性連接的電源模塊，所述運(yùn)動(dòng) 傳感器包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁力計(jì)，所述三軸加速度計(jì)用于采集人體X軸 加速度、Y軸加速度及Z軸加速度;所述運(yùn)動(dòng)傳感器還用于將所述三軸加速度計(jì)、三軸陀螺 儀、三軸磁力計(jì)采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為人體姿態(tài)角;所述單片機(jī)用于接收所述運(yùn)動(dòng)傳感器的信 息并進(jìn)行處理，其特征在于，所述防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法包括下述步驟： 步驟S10:初始化單片機(jī)及所述單片機(jī)對所述運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)行初始化設(shè)置； 步驟S20:所述單片機(jī)發(fā)送低功耗命令，使所述運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)入低功耗模式，并判斷所 述運(yùn)動(dòng)傳感器是否進(jìn)入低功耗模式，若判斷結(jié)果為"是"，進(jìn)行下一步，若為"否"，返回上一 步； 步驟S30:所述單片機(jī)執(zhí)行WFI/WFE指令； 步驟S40:所述單片機(jī)進(jìn)入停機(jī)模式； 步驟S50:所述單片機(jī)檢測所述運(yùn)動(dòng)傳感器的是否出現(xiàn)中斷信號，若"是"進(jìn)行下一步； 若否，返回步驟S40; 步驟S60:所述單片機(jī)退出停機(jī)模式，所述單片機(jī)命令所述運(yùn)動(dòng)傳感器退出低功耗模 式； 步驟S70:所述單片機(jī)命令所述運(yùn)動(dòng)傳感器中的三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁力 計(jì)采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成人體姿態(tài)角，并將所述X軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度合并為合加 速度； 步驟S80:所述單片機(jī)判斷所述人體姿態(tài)角是否大于第一閾值，若是，進(jìn)行下一步；若 否，則進(jìn)一步判斷在30秒倒計(jì)時(shí)，是否姿態(tài)角及合加速度均未超過對應(yīng)的閾值，若是返回步 驟S30，若否，重復(fù)步驟S80; 步驟S90:所述單片機(jī)進(jìn)一步判斷所述合加速度是否大于第二閾值，若是，進(jìn)一步判斷 姿態(tài)角是否大于姿態(tài)角閾值，若所述姿態(tài)角是大于姿態(tài)角閾值，所述單片機(jī)發(fā)送求救命令， 若姿態(tài)角小于姿態(tài)角閾值，進(jìn)行語音預(yù)警;若否，重復(fù)該步驟。2. 如權(quán)利要求1所述的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)傳感器采 用的是InvenSense公司的MPU9150傳感器。3. 如權(quán)利要求1所述的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述單片機(jī)采用的 是 ST公司的 STM32F405RG。4. 如權(quán)利要求1所述的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述單片機(jī)對所述 運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)行初始化設(shè)置包括對所述三軸加速度計(jì)和三軸磁力計(jì)量程設(shè)置及自檢測試。5. 如權(quán)利要求1所述的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述單片機(jī)發(fā)送低 功耗命令使所述運(yùn)動(dòng)傳感器進(jìn)入低功耗模式包括對所述運(yùn)動(dòng)傳感器的采樣速率、加速度閾 值和采樣時(shí)間的設(shè)置。6. 如權(quán)利要求5所述的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述采樣頻率的取 值包括 1.25Hz、5Hz、20Hz 和 40Hz。7. 如權(quán)利要求1所述的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述合加速度第一 閾值為1.25g，所述第二閾值為4g。8. 如權(quán)利要求1所述的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述防跌倒預(yù)警器 還包括定位模塊，所述定位模塊電性連接于所述單片機(jī)。9. 如權(quán)利要求8所述的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述定位模塊采用 的是和芯星通公司的UM220-III-N。10. 如權(quán)利要求9所述的防跌倒預(yù)警器低功耗實(shí)現(xiàn)方法，所述 UM220-III-N通過串口與所述單片機(jī)相連，其接收配置輸出數(shù)據(jù)速率的命令格式為："$ CFGMSG，msgCLASS，msgID，rate"，其中，rate即為輸出速率，為0表示停止輸出數(shù)據(jù)；1表示每 秒輸出一組數(shù)據(jù);1 〇表示每秒輸出1 〇組數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G08B21/04GK106056848SQ201610511564
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】趙國如, 寧運(yùn)琨, 全用奇, 李慧奇
【申請人】深圳先進(jìn)技術(shù)研究院