基于加速度傳感器的人體摔倒檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，使得人們的生活品質(zhì)有了飛躍，但也帶來了負(fù)面的產(chǎn)物，人口老齡化就是其中一個(gè)。它不僅導(dǎo)致社會(huì)勞動(dòng)力大幅縮減，勞動(dòng)比例失調(diào)，同時(shí)占用了更多的社會(huì)資源用于助老和養(yǎng)老，加重了社會(huì)、政府和家庭的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前我國還處于社會(huì)主義初級(jí)階段，未富先老的社會(huì)現(xiàn)狀使得負(fù)擔(dān)人口老齡化的社會(huì)重?fù)?dān)成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，摔倒是引發(fā)60周歲及以上老年人非病理住院治療和死亡的首要原因，并且這個(gè)比例每年仍在呈上升趨勢(shì)。目前國內(nèi)外市場，缺

2、乏對(duì)老年人摔倒進(jìn)行防護(hù)、預(yù)測和報(bào)警的成熟產(chǎn)品。對(duì)老年人摔倒行為和其它相似過程的誤判現(xiàn)象尤為明顯，該領(lǐng)域的研究仍有許多關(guān)鍵的科學(xué)和技術(shù)問題亟待解決。
　　本文旨在研究基于加速度傳感器的人體摔倒檢測系統(tǒng)，包括硬件裝置和檢測算法兩大部分，從時(shí)域和頻域兩個(gè)方向?qū)λさ剐袨檫M(jìn)行了分析。論文主要工作如下：
　?、購乃さ箼z測的研究背景和意義入手，介紹了當(dāng)前的社會(huì)人口現(xiàn)狀和摔倒的危害性。結(jié)合國內(nèi)外的主流研究方法和現(xiàn)狀，提出基于加速度傳感器的人

3、體摔倒檢測系統(tǒng)，并指明了其便攜性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。
　　②分析了摔倒過程中人體姿態(tài)與運(yùn)動(dòng)加速度的變化和特征，對(duì)表征摔倒的人體部位進(jìn)行了分析與選擇。選取 STM8L為系統(tǒng)微控制器，MPU6050為采集數(shù)據(jù)的傳感器，HC-05為通信模塊，使用VS2010搭建上位機(jī)，構(gòu)建本課題系統(tǒng)的總體架構(gòu)。通過實(shí)驗(yàn)建立包含日常行為、摔倒行為和類摔倒行為的數(shù)據(jù)集。
　?、墼跁r(shí)域上對(duì)人體各行為進(jìn)行特征提取和分析?；诤霞铀俣戎档淖兓群椭亓Ψ较騼A角

4、值，提出了一種時(shí)域上的摔倒行為檢測算法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該算法在區(qū)分人體動(dòng)靜和躺下姿態(tài)時(shí)，具有較高的識(shí)別效果。
　?、茉谧儞Q域，對(duì)人體各行為信息進(jìn)行分析。使用快速傅里葉變換和離散余弦變換兩種經(jīng)典算法分別對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換，并進(jìn)行對(duì)比。對(duì)預(yù)處理后的結(jié)果做特征提取和子空間特征降維?；诮y(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論和支持向量機(jī)，采用最優(yōu)分類界面作為摔倒檢測中的閾值信息，提出了一種基于頻域分析的摔倒行為檢測算法。
　?、菰跇颖究臻g內(nèi)，對(duì)各算法進(jìn)行了驗(yàn)證。本