[优秀论文]基于三轴加速度传感器的跌倒检测技术的研究与应用.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
基于三轴加速度传感器的跌倒检测技术的研究与应用
姓名:孙新香
申请学位级别:硕士
专业:电子与通信工程
指导教师:马伟敏;张鑫
20081001
上海交通大学工程硕士学位论文摘要
基于三轴加速度传感器的跌倒检测技术的研究与应用

摘要
在社会逐渐走向高龄化的今天,老年人所占的比率也逐渐增加,老年
人的行动安全已成为社会的重要问题。针对老年人易跌倒的问题,除了事
前的防范之外,在发生跌倒情况时,最重要的就是在第一时间内尽快送至
医院,以降低伤害。因此,建立一套完善的跌倒探测与通信系统是相当重
要的。本研究课题的目的是希望利用电子信息技术来实现对老年人身体姿
态和运动的实时监控,当发生异常跌倒时,将老年人跌倒位置及时进行发
布。这样不仅可以减轻社会和子女的压力,也可以让老年人不再因为害怕
跌倒而减少外出、减少活动,使他们可以更加放心的走出家门,提高老年
人晚年生活的品质。
在分析比较国内外跌倒检测及相关技术的基础上,并考虑到产品的实
用性和系统的成本等因素,本文设计了基于三轴加速度传感器、嵌入式单
片机、CDMA无线通信和gpsOne空间定位技术的跌倒探测器。利用三轴加速
度传感器采集人体的三维加速度值,并由单片机进行分析,当探测到有异
常跌倒发生时,在进行空间定位后,将发生跌倒的位置通过无线通信的方
式进行发布。如何对加速度数据进行分析并判断发生异常跌倒是本文研究
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上海交通大学工程硕士学位论文摘要
的核心问题。本文在阈值判断的基础上结合满足阈值时间点前后加速度矢
量变化的过程来判定是否发生跌倒。另外,设计中还通过报警机制来降低
假阳性和假阴性。并在跌倒检测算法的基础上实现了整个跌倒探测器的硬
件和软件架构的设计。
经实验分析,本文设计的跌倒探测器可以实时探测人体姿态。当发生
跌倒时,能在20秒内判断出是否发生异常跌倒,%;
并且在发生跌倒后,跌倒探测器将发生跌倒的位置及时进行发布。本文的
工作对解决老人的行动安全问题,构建以人为本的和谐社会有着非常积极
的意义。

关键词:跌倒探测器,三轴加速度传感器,跌倒检测算法,gpsOne
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上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACT
Research of Fall Detection Technology based on 3-axis Accelerometer

ABSTRACT
As the proportion of elder people of our society grows bigger, the
movement safety of elderly has e a social problem. For the people who
suffer from harmful falling, one of the best steps he can take is ensuring that
reliable and immediate help is available to reach him at all times. So it is very
important to set up a perfect detecting and alarming system that can monitor
the daily movement of the people with falling potential. The main purpose of
this research is to design a realizable portable fall detection device which can
measure and analysis the real-time body gesture and movement by electronic
technology, and if it detects the user’s falling movement, the device can send
out alarm with the user’s geographical location information to some health
watch anization. Obviously, it will be very valuable for the senior
that this device can not only improve their personal independ