基于低功耗蓝牙的高性能跌倒检测系统的研究

来源 :北京协和医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengwq1969
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随着当今社会人口老龄化程度的加深,高龄、失能、空巢老人数量不断增长,对老年人的健康安全监护需求日益增加。跌倒是威胁60岁以上老年人健康安全的重要原因之一,跌倒会直接或间接导致老年人伤残、甚至死亡,严重影响老年人的心理健康,导致老年人生活质量下降,因此有效检测老年人的跌倒,从而减轻跌倒对老年人的伤害,是当前老年人的健康安全监护领域的研究热点。现有的关于可穿戴式跌倒检测系统的研究,多采用单一传感器的跌倒检测模式,跌倒检测的准确率低,且极易与日常行为活动发生混淆而产生很高的跌倒误报率,用户体验差。如何减小设备体积、降低功耗、提高跌倒检测准确率并降低跌倒误报率,这些问题是目前穿戴式跌倒检测系统的研究难点。因此本文的研究目标是设计一款模块体积小、系统成本低、功耗低、跌倒判断准确率高且跌倒误判率低的可穿戴式跌倒检测系统。该系统采用低功耗蓝牙技术联合脚底薄膜压力传感器与腰部三轴加速度传感器的双传感器检测模式,以期望实现实时准确区分跌倒与日常行为活动的功能。为了实现上述的设计研究目标,本课题完成了基于脚底薄膜压力传感器的脚底压力检测模块和基于三轴加速度传感器的腰部姿态检测模块的硬件设计,并完成了系统的硬件测试。之后完成了本文的跌倒检测算法及系统软件设计。最后通过相关实验验证了算法及软件设计的可行性、有效性,结果显示系统的硬件设计、算法及软件设计稳定可靠,可以实现系统的设计目标与功能。功耗测量结果显示待机状态下模块的平均电流消耗极低,在待机状态下模块的工作时间可长达数月,满足系统低功耗的设计目标与要求。最后本文在实验室环境下通过对跌倒与日常行为活动的模拟实验测试跌倒检测系统的性能,结果显示本系统具有100%的高日常行为活动检出率、0跌倒误报率以及93%的高跌倒检出率,满足本系统对高跌倒检出率与低跌倒误报率的设计要求。
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