基于三軸加速度傳感器的老人摔倒檢測(cè)
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4 老人摔倒檢測(cè)
4．1 檢測(cè)原理
將三軸加速度傳感器的三個(gè)坐標(biāo)分別與人體坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)，x軸代表人體左右方向加速度變化，y軸代表人體前后方向的加速度變化，z軸代表人體垂直方向的加速度變化。當(dāng)人在站立或行走狀態(tài)時(shí)，z軸的加速度接近g，x軸和y軸加速度接近0。當(dāng)人體的摔倒過(guò)程中，三個(gè)軸的加速度及其矢量和會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)設(shè)定一定的閾值，判斷三個(gè)軸向的加速度變化，判斷老人是否摔倒。
4．2 ADXL345中斷
Free_fall：當(dāng)加速度值低于一定閾值并且持續(xù)超過(guò)一定的時(shí)間時(shí)，F(xiàn)ree_fall中斷置位。
Activity：當(dāng)加速度值超過(guò)一定閾值時(shí)，Activity中斷置位。
Inactivity：當(dāng)加速度值低于一定閾值且持續(xù)超過(guò)一定時(shí)間時(shí)，Inactivity中斷置位。
4．3 檢測(cè)判斷方案
失重檢測(cè)：人體摔倒的過(guò)程中存在失重現(xiàn)象，雖然沒(méi)有自由落體時(shí)失重現(xiàn)象明顯，但加速度矢量和也會(huì)小于1g，利用Free_fall中斷判斷人體摔倒過(guò)程中的失重過(guò)程，將此作為摔倒?fàn)顟B(tài)的第一個(gè)判斷依據(jù)。
撞擊檢測(cè)：人體在摔倒時(shí)與地面發(fā)生撞擊，加速度矢量和會(huì)產(chǎn)生一個(gè)峰值。利用ADXL345的Activity中斷來(lái)檢測(cè)。在此需要設(shè)置一個(gè)時(shí)間的閾值，在失重檢測(cè)與撞擊檢測(cè)之間，設(shè)置時(shí)間間隔為200 ms，如果在Free_fall中斷后200 ms仍會(huì)發(fā)生Activity中斷，認(rèn)為人體沒(méi)有摔倒，也可能是因?yàn)閺澭鼊?dòng)作造成加速度變化。
靜止檢測(cè)：人體摔倒不會(huì)馬上站起來(lái)，會(huì)有一點(diǎn)時(shí)間的靜止?fàn)顟B(tài)。由于人體由垂直變?yōu)樗剑藭r(shí)加速度的矢量和會(huì)小于某個(gè)值。利用ADXL345的Inactivity中斷來(lái)檢測(cè)。設(shè)置Activity中斷與Inactivity中斷的時(shí)間間隔為2 s，在撞擊后的3．5 s內(nèi)應(yīng)該有靜止?fàn)顟B(tài)，如果時(shí)
間超時(shí)還未產(chǎn)生Inactivity中斷，認(rèn)為沒(méi)有摔倒。
與初始狀態(tài)比較檢測(cè)：人體在摔倒之后與站立時(shí)的三個(gè)軸向的加速度是不同的。為了進(jìn)一步檢測(cè)人體是否摔倒，可以取人體摔倒之前的三個(gè)軸向的加速度與摔倒后的加速度進(jìn)行比較，如果各個(gè)軸向的加速度之差超過(guò)一定的閾值，判斷為一次摔倒。
可以根據(jù)人體摔倒過(guò)程中加速的變化曲線來(lái)設(shè)定各個(gè)閾值。摔倒過(guò)程中的加速度變化曲線如圖3所示。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/159395.htm
4．4 檢測(cè)方案流程圖
摔倒檢測(cè)方案流程圖如圖4所示。
5 結(jié)語(yǔ)
本文主要以三軸加速度傳感器ADXL345為例，介紹了其工作原理，與微控制器的通信方式及接口連接。通過(guò)分析得知三軸加速度傳感器ADXL345非常適用于檢測(cè)人體意外摔倒。最后利用ADXL345的內(nèi)部中斷，提出一種檢測(cè)老人意外摔倒的方案。利用三軸加速度傳感器解決老人意外摔倒檢測(cè)問(wèn)題有其重要的科研價(jià)值和應(yīng)用意義。
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