基于三軸加速度傳感器的體位突變檢測(cè)研究.pdf

1、近些年來(lái),隨著人口老齡化進(jìn)程的不斷加劇,特別是我國(guó)獨(dú)生子女家庭比例逐年增大引起的“空巢老人”現(xiàn)象,導(dǎo)致我國(guó)社會(huì)已經(jīng)面臨十分嚴(yán)峻的人口老齡化局面,體位突變對(duì)老年人健康的威脅隨之日趨嚴(yán)重。以人體跌倒為例,老年人經(jīng)歷跌倒,嚴(yán)重威脅著老年人體健康乃至生命,每年因跌倒而造成的老年人健康問(wèn)題,給社會(huì)造成沉重的負(fù)擔(dān)。因此通過(guò)對(duì)人體體位突變進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和及時(shí)預(yù)警,及時(shí)救助老年人從而大大降低傷殘率和死亡率,最大程度的提高老年人的健康水平,節(jié)省社會(huì)醫(yī)療保險(xiǎn)

2、開銷,具有重要意義。
　　本文基于MMA7260QT加速度傳感器,獲取的人體加速度信號(hào),建立了人體跌倒檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù),以人體運(yùn)動(dòng)加速度信號(hào)作為研究對(duì)象,實(shí)時(shí)檢測(cè)跌倒。在介紹了課題背景意義及相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀后,主體研究?jī)?nèi)容如下:
　　加速度信號(hào)獲取部分,這一部分包括人體空間坐標(biāo)系的建立和人體跌倒檢測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置。首先,獲取的人體加速度信號(hào),看作是一個(gè)三維矢量,用空間直角坐標(biāo)系X、Y、Z三個(gè)軸來(lái)表示其方向。考慮到與監(jiān)護(hù)心電導(dǎo)聯(lián)一

3、起使用,跌倒檢測(cè)系統(tǒng)的佩帶位置為人體前胸左側(cè)心臟部位,令X軸表示人體豎直方向,Y軸表示前后方向,Z軸表示左右方向。其次本系統(tǒng)三軸加速度信號(hào)的采樣頻率為200HZ,三軸加速度傳感器MMA7260QT量程選擇4g。
　　加速度信號(hào)預(yù)處理部分,包括加速度信號(hào)的去噪和人體運(yùn)動(dòng)加速度信號(hào)的獲取。首先,明確了三軸加速度傳感器的輸出信號(hào)的組成,其次選擇合適的去噪方法,輸出信號(hào)中摻雜了大量脈沖噪聲,采用非線性信號(hào)處理技術(shù)的中值濾波器予以濾除,最后

4、人體加速度信號(hào),包含重力加速度和運(yùn)動(dòng)加速度信號(hào)兩部分,分離出人體運(yùn)動(dòng)加速度信號(hào),作為跌倒檢測(cè)的基礎(chǔ)信號(hào)。
　　采用人體加速度向量幅值(SVM)和人體加速度向量區(qū)域值(SMA)描述了老年人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),檢測(cè)人體跌倒,具有良好的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。由于佩戴位置較高,加速度信號(hào)中包含相對(duì)多的相對(duì)位移噪聲,造成SVM含有較多的脈沖噪聲,對(duì)檢測(cè)跌倒產(chǎn)生干擾。采用小波變換,有效去除脈沖噪聲,人體發(fā)生跌倒時(shí),SVM值超過(guò)0.9g的持續(xù)時(shí)間一般在60m

5、s左右。本系統(tǒng)設(shè)定采樣頻率為200HZ,將連續(xù)12個(gè)采樣點(diǎn)的SVM值都大于等于0.9g,通過(guò)第一級(jí)檢測(cè),有效降低了誤判率和漏判率。
　　在SVM基礎(chǔ)上,檢測(cè)各個(gè)跌倒的SMA,SMA表征人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的劇烈程度,其值越大表明人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越劇烈。濾除疑似跌倒,進(jìn)一步提高檢測(cè)人體跌倒發(fā)生的準(zhǔn)確率。當(dāng)SVM和SMA同時(shí)檢測(cè)到跌倒發(fā)生時(shí),系統(tǒng)立即報(bào)警。
　　仿真結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析部分,經(jīng)過(guò)大量的仿真測(cè)試,對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以認(rèn)為SV