基于加速度傳感器的人體摔倒檢測系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、科學技術(shù)和社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，使得人們的生活品質(zhì)有了飛躍，但也帶來了負面的產(chǎn)物，人口老齡化就是其中一個。它不僅導致社會勞動力大幅縮減，勞動比例失調(diào)，同時占用了更多的社會資源用于助老和養(yǎng)老，加重了社會、政府和家庭的經(jīng)濟負擔。目前我國還處于社會主義初級階段，未富先老的社會現(xiàn)狀使得負擔人口老齡化的社會重擔成為一個巨大的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計，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，并且這個比例每年仍在呈上升趨勢。目前國內(nèi)外市場，缺

2、乏對老年人摔倒進行防護、預測和報警的成熟產(chǎn)品。對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，從時域和頻域兩個方向?qū)λさ剐袨檫M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，介紹了當前的社會人口現(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時性的特點。
　?、诜治隽怂さ惯^程中人體姿態(tài)與運動加速度的變化和特征，對表征摔倒的人體部位進行了分析與選擇。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，構(gòu)建本課題系統(tǒng)的總體架構(gòu)。通過實驗建立包含日常行為、摔倒行為和類摔倒行為的數(shù)據(jù)集。
　　③在時域上對人體各行為進行特征提取和分析。基于合加速度值的變化幅度和重力方向傾角

4、值，提出了一種時域上的摔倒行為檢測算法。經(jīng)實驗證明，該算法在區(qū)分人體動靜和躺下姿態(tài)時，具有較高的識別效果。
　?、茉谧儞Q域，對人體各行為信息進行分析。使用快速傅里葉變換和離散余弦變換兩種經(jīng)典算法分別對信號進行變換，并進行對比。對預處理后的結(jié)果做特征提取和子空間特征降維。基于統(tǒng)計學習理論和支持向量機，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)，對各算法進行了驗證。本