CN102246216A - 用于校准跌倒检测器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于校准跌倒检测器的方法和装置、设置跌倒检测器的方法以及跌倒检测器。根据本发明，校准跌倒检测器的方法包括：(a)获取跌倒检测器的自由下落的持续时间；(b)根据所述持续时间计算在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化；(c)通过所述跌倒检测器测量所述自由下落的高度变化；(d)计算所计算的高度变化和所测量的高度变化之间的差值；以及(e)根据所述差值来更新所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值。

Description

用于校准跌倒检测器的方法和装置
技术领域
本发明涉及跌倒检测，尤其涉及用于校准跌倒检测器的方法和装置、用于设置跌倒检测器的方法以及跌倒检测器。
背景技术
EP 1642248描述了一种可佩戴的多模态跌倒检测器，该检测器使用了加速度计和气压计二者来增加跌倒检测的可靠性(参见专利文献EP 1642248的公开内容，以引用的方法将其内容并入本文)。从通过气压计测量得到的气压，可以导出跌倒检测器在跌倒过程中的高度变化。如果该跌倒检测器佩戴在人体的上半身的话，那么通常跌倒检测器的高度将降低至少50cm，这可以通过气压计来获得。
然而，由于跌倒检测器中使用的、用于测量气压变化的高度传感器(例如气压计)非常敏感并且容易受到诸如温度和绝对高度等不同环境因素的影响，导致跌倒检测器的可靠性较低。
在常规跌倒检测器中，用于确定是否发生跌倒的高度变化的阈值对于所有的用户都被设置为固定值，例如0.5m。但是，由于不同用户的身高通常是有差异的，因此这会为跌倒检测带来额外的误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种校准跌倒检测器的方法以便改善跌倒检测器的可靠性。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于校准跌倒检测器的方法，其包括：
-(a)获取跌倒检测器的自由下落的持续时间；
-(b)根据所述持续时间计算在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化；
-(c)通过所述跌倒检测器测量所述自由下落的高度变化；
-(d)计算所计算的高度变化和所测量的高度变化之间的差值；以及
-(e)根据所述差值来更新所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值。
通过利用跌倒检测器的自由下落，可以计算所计算的由自由下落引起的高度变化与所测量的跌倒检测器的自由下落期间的高度变化(由跌倒检测器中包括的高度传感器获得)之间的差值，并将其用作用于对跌倒检测器的任何误差进行补偿的参数。由此本发明提供了一种用于去除由环境因素引起的跌倒检测器的误差的方法，从而改善了跌倒检测的可靠性。
在另一实施例中，该方法还包括：重复步骤(a)到(d)以获得用于步骤(e)的平均差值的步骤。
通过这种方式，对于所计算的高度变化和所测量的高度变化之间的差值执行了统计处理，并且将其平均差值用于更新阈值，因此进一步改善了跌倒检测的可靠性。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于校准跌倒检测器的装置，其包括：
-第一获取单元，其被配置为获取跌倒检测器的自由下落的持续时间；
-第一计算器，其被配置为根据所述持续时间计算在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化；
-第二计算器，其被配置为计算所计算的高度变化和所述跌倒检测器测量的所述自由下落的高度变化之间的差值；以及
-更新单元，其被配置为根据所述差值来更新所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值。
根据本发明的再一方面，提供了一种设置跌倒检测器的方法，其包括：
-获取从用户打算佩戴跌倒检测器的高度发生的该跌倒检测器的自由下落的持续时间；
-根据所述持续时间计算在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化；以及
-根据所计算的高度变化来设置所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值。
通过利用跌倒检测器的自由下落，本发明使得能够自动设置跌倒检测器中用于跌倒检测算法的阈值并且使该阈值适应于不同身高的用户。与手动输入阈值的方法相比，所提供的方法在设置阈值时不需要任何用户交互，因此不需要任何输入设备。
参照结合附图进行的描述，本发明的其他目的和效果将变得更加显而易见并且更加易于理解。
附图说明
下面将结合实施例并且参照附图更加详细地描述和解释本发明，在附图中：
图1示出了自由下落过程中加速度计的信号读数；
图2是根据本发明的校准跌倒检测器的方法的流程图；
图3是根据本发明的校准跌倒检测器的装置的示意方框图；
图4是根据本发明的设置跌倒检测器的方法的流程图；以及
图5是根据本发明的设置跌倒检测器的装置的示意方框图。
在附图中相同的附图标记表示相似或相应的特征和/或功能。
具体实施方式
下文中将参照附图更加详细地描述本发明的实施例。
基于以下认识而做出了本发明，即，通过测量跌倒检测器的自由下落的时间，可以根据自由落体公式来计算高度变化并且所计算的高度变化可以作为对高度变化的标准测量用于对跌倒检测器进行校准，所述跌倒检测器的传感器的读数可能包括由环境状况或其他外部因素所引起的误差。
图1示出了自由下落过程中加速度计的信号读数。
如图1所示，当安装者在手中静止地保持该跌倒检测器时，地球重力在该跌倒检测器上施加1G(9.8m/s2)的向下的力。如果释放该跌倒检测器，其会朝向地面以1G的加速度运动。如图1所示，在这种“自由下落”的情况下，3维加速度计的每个轴(上/下、左/右、前/后——X/Y/Z)都处于0G，直到该跌倒检测器与地面发生碰撞的时刻，在该时刻，物体将经历非常大的加速度变化，表明该跌倒检测器碰撞到地面。在图1中绘示了这种自由下落过程中的整个信号读数。
基于上述事实，可以容易地从该过程中的采样点数量和采样率，或者直接通过内部计时器来确认自由下落的开始时间ST和结束时间ET。高度变化可以由下面的公式来计算：
Figure BDA0000068143340000041
其中t是自由下落的持续时间，而g＝1G＝9.8m/s2。
同时，通过高度传感器可以测量所述高度变化。通过将所测量的高度变化Hm和所计算的Hc进行比较，可以通过下面的公式获得用于对高度传感器进行校准的适当参数：
Padjust＝Hc-Hm。
跌倒检测器将该参数自动地写入到嵌入式ROM/RAM以便后续使用。对于下次高度测量，跌倒之前和之后高度传感器所测量得到的高度变化将通过该参数来进行校准以便获得更加可靠的值。
基于上述认识而做出了本发明。
图2是根据本发明的校准跌倒检测器的方法的流程图。
如图2所示，校准跌倒检测器的方法包括获取跌倒检测器的自由下落的持续时间的步骤21。
如上所述，在本发明的一实施例中，跌倒检测器的自由下落的持续时间可以由该跌倒检测器中的加速度计来获取。但是，本发明不限于此，也可以通过内部计时器、外部计时器或者本领域公知的其他手段来获取该持续时间。
该方法还包括根据该持续时间计算在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化的步骤22。如上所述，高度变化可以由
Figure BDA0000068143340000042
给出，其中t是自由下落的持续时间，而g＝1G＝9.8m/s2。
该方法还包括通过所述跌倒检测器测量所述自由下落的高度变化的步骤23。在这种情况下，通过该跌倒检测器中包含的高度传感器来测量所述高度变化。
该方法还包括计算所计算的高度变化Hc和所测量的高度变化Hm之间的差值的步骤24。
该方法还包括根据所述差值来更新所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值的步骤25。
可以有两种方式来执行校准。在本发明的一实施例中，可以根据所述差值来更新所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值。在本发明的另一实施例中，利用所述差值对跌倒检测中由高度传感器测量的高度变化进行校准，且然后将经校准的高度变化与固定的阈值进行比较以便确定是否发生跌倒。
通过利用跌倒检测器的自由下落，可以计算针对自由下落计算的高度变化与所测量的跌倒检测器的自由下落期间的高度变化(由跌倒检测器中包括的高度传感器获得)之间的差值，并将其用作用于对跌倒检测器的任何误差进行补偿的参数。由此本发明提供了一种用于去除由环境因素引起的跌倒检测器的误差的方法，从而改善了跌倒检测的可靠性。
对于小数量的高度变化来说，传感器的读数可以被认为是线性的。于是，实际的高度变化值为Hm+Padjust。如果高度传感器的机制是非线性的，则补偿公式仍然可以被认为是分段线性的，并且可以在不同的位置多次执行自由下落以便得到多个校准点。例如，可以通过多次执行自由下落来获得平均的差值，以便获得更加准确的校准值。
通过这种方式，对于所计算的高度变化和所测量的高度变化之间的差值执行了统计处理，并且将其平均差值用于更新阈值，因此进一步改善了跌倒检测的可靠性。
如上所述，跌倒检测器中使用的、基于测量气压变化的高度传感器非常敏感并且可能容易受到诸如温度和绝对高度等不同环境的影响。有鉴于此，当佩戴跌倒检测器的用户所处的环境发生很大的改变，例如，当用户所处区域的天气变化很大或者当用户从他的家乡旅行到与他的家乡的天气差异很大的旅游地点时，就有必要对跌倒检测器进行校准。
因此，在跌倒检测器的正常使用当中，该方法还包括：获取反映当前环境状况的天气参数的步骤。众所周知，该天气参数可以包括但不限于气压、温度、湿度、风力、风速等等。
此外，该方法包括将所获取的参数与预先存储在跌倒检测器中的天气参数进行比较以确定环境的改变是否超出预定范围的步骤，所述存储的天气参数反映对跌倒检测器执行上一次校准时的环境状况。
该方法还包括：如果比较结果表明环境的改变超出预定范围就产生对跌倒检测器进行校准的请求的步骤。
当该方法检测到存在着超出预定范围的环境变化时，将会产生请求并且将会自动对跌倒检测器进行校准以确保正确的操作。
图3是根据本发明的校准跌倒检测器的装置的示意方框图。
该装置包括第一获取单元31，其被配置为获取跌倒检测器的自由下落的持续时间。该单元31可以执行上述步骤21。
该装置还包括第一计算器32，其被配置为根据所述持续时间计算在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化。该单元32可以执行上述步骤22。
该装置还包括第二计算器33，其被配置为计算所计算的高度变化Hc和所述跌倒检测器测量的所述自由下落的高度变化Hm之间的差值。所述自由下落的高度变化Hm是由跌倒检测器中包含的高度传感器测量的，并且将其输入到该装置当中。该单元33可以执行上述步骤24。
该装置还包括更新单元34，其被配置为根据所述差值来更新所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值。该单元34可以执行上述步骤25。
在本发明的另一实施例中，用于校准跌倒检测器的装置还包括被配置为存储平均差值的存储器，该平均差值是通过将用于计算差值的单元33多次计算的差值进行平均而获得的，其中该更新单元34利用所述平均差值来对阈值进行更新。
在本发明的再一实施例中，用于校准跌倒检测器的装置还包括：被配置为获取反映当前环境状况的天气参数的第二获取单元；被配置为将所获取的参数与预先存储在跌倒检测器中的天气参数进行比较以确定环境的改变是否超出预定范围的确定单元，所述存储的天气参数反映对跌倒检测器执行上一次校准时的环境状况；以及如果比较结果表明环境的改变超出预定范围就产生对跌倒检测器进行校准的请求的单元。
本发明还提出了可以利用自由落体运动来自动地设置用于跌倒检测算法的可以适应于不同身高的用户的高度变化阈值。
图4是根据本发明的设置跌倒检测器的方法的流程图。
如图4所示，设置跌倒检测器的方法包括获取从用户打算佩戴跌倒检测器的高度开始的该跌倒检测器的自由下落的持续时间的步骤41。例如，如果用户打算在其颈部或者手腕上佩戴跌倒检测器，那么就把跌倒检测器置于用户颈部或者手腕的高度来执行自由下落。可以在用户家中为用户初次安装该跌倒检测器时由安装者来完成所述自由下落。
与校准跌倒检测器的方法类似，跌倒检测器的自由下落的持续时间可以由该跌倒检测器中的加速度计来获取。但是，本发明不限于此，持续时间也可以替代地通过内部计时器、外部计时器或者本领域公知的其他手段来获取。
该方法还包括根据所述持续时间计算在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化的步骤42。由于步骤42与上述步骤22类似，因此省略对其的描述。
该方法还包括根据所计算的高度变化来设置所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值的步骤43。常规地，该阈值要小于所计算的高度变化，并且该阈值可以是由所计算的高度变化乘以一因子而得到的结果。该因子例如可以是0.6。然而，本发明不限于此，所采用的因子可以根据用户的需要而进行选择。
利用这种方法，跌倒检测算法中的阈值可以被自动地设置并且适应于不同身高的用户。与手动输入阈值的方法相比，所提出的方法不需要任何用户交互或诸如键盘等任何输入设备。
在实际中，由于用于确定是否发生跌倒的阈值与用户开始跌倒之前的身体姿态有关，因此设置跌倒检测器的方法还包括确定跌倒检测器的用户的身体姿态的步骤以及根据身体姿态来设置阈值的步骤。常规地，有实际意义的是分别设置用于确定用户是否从站立姿态发生跌倒的阈值以及用于确定用户是否从坐姿发生跌倒的阈值。
图5是根据本发明的设置跌倒检测器的装置的示意方框图。
该装置包括与结合图3描述的单元类似的单元31-32。该装置还包括被配置为根据所计算的高度变化来设置所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值的设置单元53。该设置单元53能够执行上述步骤43。
在本发明的实施例中，用于校准跌倒检测器的装置和用于设置跌倒检测器的装置被描述为是与跌倒检测器分离的。但是，用于校准或设置跌倒检测器的装置可以是与跌倒检测器集成在一起的。在这种情况下，用于获取跌倒检测器的自由下落的持续时间的第一获取单元31可以是跌倒检测器中的加速度计或者是内部计时器。
本发明可以用包含多个不同元件的硬件以及用适当的计算机程序实现。在列举多个装置的设备权利要求中，这些装置中的一些可以用同一个硬件实现。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能被有益地使用。
应当注意，上述实施例示意而非限制本发明并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求范围的情况下将能够设计出各种替代实施例。在权利要求书中，不应该将括号中的任何附图标记解释成是对权利要求的限制。词语“包括”及其变形的使用并不排除存在权利要求或说明书中没有列举的其他元件或步骤。元件之前的词语“一”或“一个”并不排除存在多个这种元件。在列举了几个单元的装置权利要求中，这些元件中的几个可以由同一个软件和/或硬件来体现。词语“第一”、“第二”和“第三”等的使用并不表示任何顺序关系。应当将这些词语解释成名称。

Claims (11)

1.一种校准跌倒检测器的方法，其包括如下步骤：
-(a)获取(21)所述跌倒检测器的自由下落的持续时间；
-(b)根据所述持续时间计算(22)在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化；
-(c)通过所述跌倒检测器测量(23)所述自由下落的高度变化；
-(d)计算(24)所计算的高度变化和所测量的高度变化之间的差值；以及
-(e)根据所述差值来更新(25)所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：重复步骤(a)到(d)以便获得用于步骤(e)的平均差值的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：
-获取反映当前环境状况的天气参数；
-将所获取的参数与预先存储在所述跌倒检测器中的天气参数进行比较以确定环境的改变是否超出预定范围，所述存储的天气参数反映对所述跌倒检测器执行上一次校准时的环境状况；以及
-如果所述比较的结果表明所述环境的改变超出所述预定范围就产生对所述跌倒检测器进行校准的请求。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述天气参数包括气压、温度、湿度、风力和风速中的任何一个。
5.一种设置跌倒检测器的方法，其包括如下步骤：
-获取(41)从用户打算佩戴所述跌倒检测器的高度开始的所述跌倒检测器的自由下落的持续时间；
-根据所述持续时间计算(42)在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化；以及
-根据所计算的高度变化来设置(43)所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括如下步骤：
-确定所述跌倒检测器的所述用户的身体姿态；以及
-根据由此确定的所述身体姿态来设置所述阈值。
7.一种用于校准跌倒检测器的装置，包括：
-第一获取单元(31)，其被配置为获取所述跌倒检测器的自由下落的持续时间；
-第一计算器(32)，其被配置为根据所述持续时间计算在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化；
-第二计算器(33)，其被配置为计算所计算的高度变化和通过所述跌倒检测器测量的所述自由下落的高度变化之间的差值；以及
-更新单元(34)，其被配置为根据所述差值来更新所述跌倒检测器中用于确定是否发生跌倒的阈值。
8.根据权利要求7所述的装置，还包括：
-被配置为存储平均差值的存储器，该平均差值是通过将所述第二单元(33)多次计算的差值进行平均而获得的，
其中，所述更新单元(34)还被配置为利用所述平均差值来对所述阈值进行更新。
9.根据权利要求7所述的装置，还包括：
-第二获取单元，其被配置为获取反映当前环境状况的天气参数；
-确定单元，其被配置为将所获取的参数与预先存储在所述跌倒检测器中的天气参数进行比较以确定环境的改变是否超出预定范围，所述存储的天气参数反映对所述跌倒检测器执行上一次校准时的环境状况；以及
-产生单元，其被配置为如果所述比较的结果表明所述环境的改变超出所述预定范围就产生对所述跌倒检测器进行校准的请求。
10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述单元(31)获取从用户打算佩戴所述跌倒检测器的高度发生的所述跌倒检测器的自由下落的持续时间，并且所述单元(32)根据所述持续时间计算在所述自由下落期间所述跌倒检测器的高度变化，其中，所述装置还包括被配置为根据所计算的高度变化来设置所述阈值的设置单元(53)。
11.一种跌倒检测器，其包括：
根据权利要求7-10中的任意一项所述的装置。
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