基于手機的跌倒監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、跌倒監(jiān)測系統(tǒng)用于跌倒識別,并在跌倒后通過報警縮短救援時間,以達到減小跌倒危害的目的。在人口老齡化和空巢化的背景下,開展老年人跌倒監(jiān)測研究,具有重要的社會意義。本文根據(jù)四個經(jīng)常用于佩戴手機的部位(前胸、側腰、后腰和大腿)設計實驗和算法,實現(xiàn)了基于手機的跌倒監(jiān)測軟件及其后臺服務器,以應用于跌倒識別和跌倒后報警。論文主要包括三個部分:
　　第一是實驗設計。首先將人體活動模式分類,再設計實驗的活動模式并組織實驗,包括實驗設備的選定、實驗場

2、地的布置、實驗對象的選擇和具體的實驗步驟等,最后將傳感器節(jié)點布置于四個經(jīng)常用于佩戴手機的部位進行實驗,該實驗產(chǎn)生了設計和檢驗跌倒監(jiān)測算法的原始數(shù)據(jù)。
　　第二是算法設計。在對實驗數(shù)據(jù)和跌倒過程深入分析的基礎上,設計了特征提取方法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型。考慮了6種不同佩戴習慣的用戶:只將手機固定佩戴于四個部位之一的(共4種)、上身三部位(前胸、側腰、后腰)隨意佩戴的、和四個部位隨意佩戴的;并從是否有陀螺儀考慮了2種手機后,設計了12種神

3、經(jīng)網(wǎng)絡模型,并得出以下結論:(1)只將手機佩戴于大腿部位的用戶使用沒有陀螺儀的手機會出現(xiàn)較多的漏檢和一些誤報。(2)在有陀螺儀和沒有陀螺儀的兩種手機中,上身三部位隨意佩戴的用戶敏感度分別是100％和98.67％,特異度分別是100％和96.54％;四個部位隨意佩戴的用戶敏感度分別是96.12％和89.28％,特異度分別是97.17％和95.07％,對比幾個可將手機放于多個部位的研究,本文的算法敏感度和特異度都是最高的。(3)經(jīng)對比,最終

4、選擇了上身三部位隨意佩戴和四部位隨意佩戴的2種佩戴習慣對應的神經(jīng)網(wǎng)絡模型設計跌倒監(jiān)測算法。
　　第三是系統(tǒng)設計與實現(xiàn)。系統(tǒng)包括一個基于 Android手機的跌倒監(jiān)測軟件和一個基于MFC、SQL SERVER數(shù)據(jù)庫的后臺服務器。跌倒監(jiān)測算法基于OpenCV實現(xiàn),通過JNI實現(xiàn)Java與C++間的相互調(diào)用。發(fā)生跌倒后手機基于百度地圖SDK進行GPS、Wi-Fi、基站混合定位,通過發(fā)送包含跌倒位置的短信向預先設定的聯(lián)系人遠程求助并使用報

5、警鈴聲本地求助。手機端在產(chǎn)生跌倒和誤報時會將相應信息上傳至后臺服務器以用于算法研究及數(shù)據(jù)統(tǒng)計;同時手機端將相應信息添加到訓練集中,重新訓練神經(jīng)網(wǎng)絡,進行算法改進。后臺服務器使用SQL SERVER數(shù)據(jù)庫進行信息存儲和用戶管理,手機與后臺服務器間基于TCP/IP協(xié)議通過Socket通信。
　　綜上所述,本文首先根據(jù)四個經(jīng)常用于佩戴手機的部位設計實驗、獲得算法的原始數(shù)據(jù),然后考慮了6種不同佩戴習慣的用戶并從是否有陀螺儀考慮了2種手機,