跌倒檢測在遠程健康監管系統中的應用案例

隨著(zhù)社會(huì )老齡化的不斷發(fā)展，預期到2030年空巢老年人家庭的比例將達到90％，屆時(shí)我國老年人家庭將空巢化。據統計，在65歲以上的老年人群中，每年有超過(guò)1/3的人都有跌倒經(jīng)歷，2/3老年人意外死亡都是由跌倒引起的，而在75歲以上老人中這個(gè)比例更是高達70%。

跌倒檢測是遠程健康監護系統中家庭終端的一種實(shí)現方式，涉及多個(gè)領(lǐng)域，包括信號采集與處理，信號特征提取，數據傳輸等方面的研究。跌倒檢測技術(shù)有很多，從信號獲取的渠道進(jìn)行分類(lèi)，可將跌倒檢測技術(shù)分為三類(lèi)：基于視頻圖像的跌倒檢測，該方法不足之處在于它不能保證用戶(hù)的隱私安全并且視頻圖像的質(zhì)量受光線(xiàn)等環(huán)境影響較大；基于聲學(xué)信號的跌倒檢測，安裝復雜且前期投入比較大；基于穿戴式裝置的跌倒檢測，較之前兩種方法在適用環(huán)境上和對用戶(hù)的干擾程度上有比較突出的優(yōu)點(diǎn)。綜合比較各類(lèi)檢測方法，基于穿戴式的檢測方法對老年人的健康進(jìn)行遠程監管比較適合。

跌倒檢測模塊主要由加速度采集單元、微處理器單元、無(wú)線(xiàn)通信單元以及遠程跌倒監控后臺等構成，整體模塊采用鋰電池進(jìn)行。系統由加速度采集單元進(jìn)行加速度的采集，經(jīng)微處理器單元對信號進(jìn)行預處理，經(jīng)預處理提取的可疑數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信單元傳輸至遠程跌倒監控后臺進(jìn)行最終的分析處理，在檢測到跌倒時(shí)系統能夠自動(dòng)觸發(fā)警報項。

人體在跌倒過(guò)程當中，對象在各個(gè)方向上的加速度、速度和位移這三個(gè)矢量均會(huì )發(fā)生變化。實(shí)際上，如果僅根據各方向上的加速度的變化很難全面地分辨出跌倒動(dòng)作。通過(guò)對加速在時(shí)間域上進(jìn)行一次積分求取速度（v），兩次積分求取位移（s），以提高系統的準確性。

通過(guò)加速度傳感器采集到的加速度包含受到的地球重力加速度和人體運動(dòng)引起的加速度這兩部分，并且任何時(shí)刻這兩部分都同時(shí)存在。以人體運動(dòng)加速度為依據建立起人體三維動(dòng)作模型[6]，根據加速度傳感器的三個(gè)正交的測量方向可以建立三維坐標系。

通常正確佩戴好裝置后，對象在處于靜止或是水平勻速運動(dòng)狀態(tài)下時(shí)，Y方向的加速度表現為重力加速度（g），水平方向上的加速度為0。當對象發(fā)生跌倒時(shí)，如果只考慮始末狀態(tài)的加速度值的變化，縱向的變化范圍從1g～0g，而水平方向分量（x或z）的變化則是0g～1g。

構建了基于三維加速度傳感器、微處理器和無(wú)線(xiàn)通信模塊為核心的跌倒檢測模塊，能夠較好地區分日?；顒?dòng)和跌倒事件。