CN104055518A - 一种跌倒检测腕表及跌倒检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种跌倒检测腕表，其包括有三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、三轴地磁仪传感器、气压传感器、定位单元、主控单元及无线传输单元。主控单元通过三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、三轴地磁仪传感器和气压传感器能够检测出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度以及用户的竖直位置变化量，当用户跌倒时，佩戴于用户手腕上的腕表随手腕大幅度地挥动、摆动，所以当加速度值、倾斜角度值和竖直位置变化量均超出阈值时，主控单元判断出用户跌倒，且立即获取用户的地理位置数据，再将上述数据依次通过无线传输单元、服务器而传输至远程端的监护人手机，使得监护人获知用户发生跌倒，进而采取救助措施。
Description
技术领域
本发明涉及健康腕表，尤其涉及一种跌倒检测腕表及跌倒检测方法。
背景技术
随着人口老龄化，我国60岁以上人口已超过1.77亿，老年人的健康和日常安全问题已经引起社会的广泛关注，老年人日常生活能力下降，跌倒、走失、突发疾病、忘记服药等问题屡见不鲜。现有的健康监测腕表仅能监测用户的血压、血氧等静态参数，由监护人通过手机等终端设备获取这些静态参数，但是，当用户发生跌倒等突发事件时，监护人仅根据这些静态参数无法判断出该跌倒事件，因而容易发生危险。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种能准确判断出用户是否跌倒的跌倒检测腕表及跌倒检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种跌倒检测腕表，其佩戴于用户手腕上，所述跌倒检测腕表包括有：一三轴加速度传感器，其用于检测用户在x、y、z三个方向上的加速度值；一三轴陀螺仪传感器，其用于检测用户在x、y、z三个方向上的倾斜角度值；一三轴地磁仪传感器，其用于检测用户的运动方向；一气压传感器，其用于检测用户所处位置的大气压强；一定位单元，其用于检测用户的地理位置；一主控单元，其分别连接于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、三轴地磁仪传感器、气压传感器和定位单元，所述主控单元根据气压传感器采集的大气压强确定用户的竖直位置变化量，所述主控单元以三轴地磁仪传感器检测的运动方向为基准方向，再结合三轴陀螺仪传感器采集的数据确定用户在其运动方向上的倾斜角度，当所述主控单元判断出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度以及用户的竖直位置变化量均超出阈值时，获取用户的地理位置数据，并且发送出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度、用户的竖直位置变化量和地理位置；一无线传输单元，其连接于主控单元，用于将主控单元发出的数据以无线方式上传至服务器，再由服务器发送至监护人手机。
优选地，还包括有一心率传感器，其连接于主控单元，所述心率传感器用于检测用户的心率数据而传输至主控单元，所述主控单元根据该心率数据判断用户在跌倒后的预设时间内的心率是否正常。
优选地，还包括有：一求助按键，所述求助按键连接于主控单元，所述求助按键用于向主控单元发出求助指令；一语音通信单元，所述语音通信单元连接于主控单元，所述主控单元在接收到求助按键发出的求助指令时，控制语音通信单元呼叫监护人手机。
优选地，还包括有一提醒单元，所述提醒单元连接于主控单元，所述提醒单元用于执行主控单元的控制指令而发出报警提示。
优选地，还包括有一血氧传感器，其连接于主控单元，所述血氧传感器用于检测用户的血氧浓度数据而传输至主控单元，所述主控单元根据用户的心率数据和血氧浓度数据而判断用户是否进入深度睡眠以及计算深度睡眠的时间。
一种跌倒检测方法，该方法包括如下步骤：步骤S1，三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、三轴地磁仪传感器和气压传感器开始数据采集，所述主控单元根据气压传感器采集的大气压强确定用户的竖直位置变化量，所述主控单元以三轴地磁仪传感器检测的运动方向为基准方向，再结合三轴陀螺仪传感器采集的数据确定用户在其运动方向上的倾斜角度；步骤S2，主控单元判断用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度以及用户的竖直位置变化量是否超出阈值，若各项数据均超出阈值，执行步骤S3，若有一项数据未超出阈值，则返回步骤S1；步骤S3，所述主控单元通过定位单元获取健康腕表的地理位置数据；步骤S4，所述主控单元发出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度、用户的竖直位置变化量和地理位置数据，并通过无线传输单元以无线方式上传至服务器且由服务器将各项数据发送至监护人手机。
优选地，所述步骤S3之后还执行如下步骤：步骤S5，主控单元获取心率传感器采集的心率数据，并判断用户在预设时间内的心率是否超出阈值，若心率未超出阈值，则返回步骤S1，若心率超出阈值，则执行步骤S6；步骤S6，主控单元判断用户是否按下求助按键，若是，执行步骤S8，若否，则执行步骤S7；步骤S7，主控单元控制提醒单元发出报警提示，之后执行步骤S8；步骤S8，所述主控单元控制语音通信单元呼叫监护人手机；步骤S9，所述主控单元判断是否呼叫成功，若是，则进入语音通话模式，若否，则返回至步骤S8。
本发明公开的跌倒检测腕表中，主控单元通过三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、三轴地磁仪传感器和气压传感器能够检测出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度以及用户的竖直位置变化量，当用户跌倒时，佩戴于用户手腕上的腕表随手腕大幅度地挥动、摆动，所以当加速度值、倾斜角度值和竖直位置变化量均超出阈值时，主控单元判断出用户跌倒，且立即获取用户的地理位置数据，再将上述数据依次通过无线传输单元、服务器而传输至远程端的监护人手机，使得监护人获知用户发生跌倒，进而采取救助措施。
附图说明
图1为本发明跌倒检测腕表的电路框图。
图2为本发明跌倒检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种跌倒检测腕表，其佩戴于用户手腕上，如图1所示，所述跌倒检测腕表包括有一三轴加速度传感器1、一三轴陀螺仪传感器2、一三轴地磁仪传感器3、一气压传感器4、一定位单元7、一主控单元5及一无线传输单元6，其中：
三轴加速度传感器1用于检测用户在x、y、z三个方向上的加速度值；
三轴陀螺仪传感器2用于检测用户在x、y、z三个方向上的倾斜角度值；
三轴地磁仪传感器3用于检测用户的运动方向；
气压传感器4用于检测用户所处位置的大气压强；
定位单元7用于检测用户的地理位置。本实施例中，该定位单元7是GPS定位单元，但是这仅是本发明的一个较佳的实施例，并不用于限制本发明，在本发明的其他实施例中，该定位单元7还可以基于LBS基站进行定位，即通过移动通信运营商的无线电通讯网络(如GSM网、CDMA网)获取用户的地理位置信息。当然，在实际应用中，本发明还可以同时具备GPS定位和LBS基站定位的功能，因此，对上述两种定位方式的选择、替换，均应当包含在本发明的保护范围之内。
主控单元5分别连接于三轴加速度传感器1、三轴陀螺仪传感器2、三轴地磁仪传感器3、气压传感器4和定位单元7，所述主控单元5根据气压传感器4采集的大气压强确定用户的竖直位置变化量，所述主控单元5以三轴地磁仪传感器3检测的运动方向为基准方向，再结合三轴陀螺仪传感器2采集的数据确定用户在其运动方向上的倾斜角度，当所述主控单元5判断出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度以及用户的竖直位置变化量均超出阈值时，获取用户的地理位置数据，并且发送出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度、用户的竖直位置变化量和地理位置；
无线传输单元6连接于主控单元5，用于将主控单元5发出的数据以无线方式上传至服务器14，再由服务器14发送至监护人手机15。
上述跌倒检测腕表中，主控单元5通过三轴加速度传感器1、三轴陀螺仪传感器2、三轴地磁仪传感器3和气压传感器4能够检测出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度以及用户的竖直位置变化量，当用户跌倒时，佩戴于用户手腕上的腕表随手腕大幅度地挥动、摆动，所以当加速度值、倾斜角度值和竖直位置变化量均超出阈值时，主控单元5判断出用户跌倒，再将上述数据依次通过无线传输单元6、服务器14而传输至远程端的监护人手机15，使得监护人获知用户发生跌倒，进而采取救助措施。尤其是主控单元5判断出用户跌倒时，立即获取腕表的地理位置数据，并将地理位置数据与四个传感器采集的数据一同发送至监护人手机，以便于监护人对用户所处位置进行定位。
作为一种优选方式，该跌倒检测腕表还包括有：一心率传感器12，其连接于主控单元5，所述心率传感器12用于检测用户的心率数据而传输至主控单元5，根据该心率传感器12所采集的数据，可以判断用户在预设时间内的心率是否正常，从而辅助判断用户的身体状态。
为了便于用户主动求助，该跌倒检测腕表还包括有一求助按键9及一语音通信单元10，其中，所述求助按键9连接于主控单元5，所述求助按键9用于向主控单元5发出求助指令；所述语音通信单元10连接于主控单元5，所述主控单元5在接收到求助按键9发出的求助指令时，控制语音通信单元9呼叫监护人手机15，进一步地，该语音通信单元9与监护人手机15之间通过GSM网络而进行语音通信。
本实施例中，还包括有一提醒单元11，所述提醒单元11连接于主控单元5，所述提醒单元11用于执行主控单元5的控制指令而发出报警提示，该提醒单元11可以发出声音、警示灯闪烁等多种提醒方式，可用于向周围的人发出求救信号。
该跌倒检测腕表还包括有一血氧传感器13，其连接于主控单元5，所述血氧传感器13用于检测用户的血氧浓度数据而传输至主控单元5；结合心率传感器12和血氧传感器13还可以判断用户的睡眠状态和睡眠质量，其中，所述主控单元5根据用户的心率数据和血氧浓度数据而判断用户是否进入深度睡眠以及计算深度睡眠的时间，此外，还可以结合加速度传感器1和陀螺仪传感器2所采集的数据而记录用户在睡眠状态时的肢体动作，进而更加准确地对用户的睡眠质量进行监测。
进一步地，主控单元5对应加速度值、倾斜角度以及竖直位置变化量可以设置多个阈值，从而判断用户的跌倒程度，比如轻微摇晃、跌倒后快速恢复、严重跌倒等，再根据跌倒程度的不同而进入预设的工作状态，例如：当用户轻微摇晃、跌倒后快速恢复时，只需将检测数据保存至服务器而不报警；当用户严重跌倒时，除保存检测数据之外，还及时通知监护人，并且发出声光报警。上述过程通过对不同跌倒状态的判断、区分，可以避免误判，有助于提高跌倒状态检测的精确度。
在上述跌倒检测腕表的基础之上，本发明还公开一种跌倒检测方法，结合图1和图2所示，该方法包括如下步骤：
步骤S1，三轴加速度传感器1、三轴陀螺仪传感器2、三轴地磁仪传感器3和气压传感器4开始数据采集，所述主控单元5根据气压传感器4采集的大气压强确定用户的竖直位置变化量，所述主控单元5以三轴地磁仪传感器3检测的运动方向为基准方向，再结合三轴陀螺仪传感器2采集的数据确定用户在其运动方向上的倾斜角度；
步骤S2，主控单元5判断用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度以及用户的竖直位置变化量是否超出阈值，若各项数据均超出阈值，执行步骤S3，若有一项数据未超出阈值，则返回步骤S1；
步骤S3，所述主控单元5通过定位单元7获取腕表的地理位置数据；
步骤S4，所述主控单元5发出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度、用户的竖直位置变化量和地理位置数据，并通过无线传输单元6以无线方式上传至服务器14且由服务器将各项数据发送至监护人手机15。
进一步地，所述步骤S3之后还执行如下步骤：
步骤S5，主控单元5获取心率传感器12采集的心率数据，并判断用户在预设时间内的心率是否超出阈值，若心率未超出阈值，则返回步骤S1，若心率超出阈值，则执行步骤S6；
步骤S6，主控单元5判断用户是否按下求助按键9，若是，执行步骤S8，若否，则执行步骤S7；
步骤S7，主控单元5控制提醒单元11发出报警提示，之后执行步骤S8；
步骤S8，所述主控单元5控制语音通信单元9呼叫监护人手机15；
步骤S9，所述主控单元5判断是否呼叫成功，若是，则进入语音通话模式，若否，则返回至步骤S8。
本发明公开的跌倒检测腕表和跌倒检测方法中，用户发生跌倒时，腕表随手腕大幅度地挥动、摆动，若主控单元5通过三轴加速度传感器1、三轴陀螺仪传感器2、三轴地磁仪传感器3和气压传感器4所获取的用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度以及用户的竖直位置变化量均超出阈值，则判断出用户跌倒，并立即获取用户的地理位置数据，再将上述数据依次通过无线传输单元6、服务器14而传输至远程端的监护人手机15，使得监护人获知用户发生跌倒，进而采取救助措施。在此基础之上，该跌倒检测腕表还可以结合心率传感器12和血氧传感器13而判断用户的睡眠质量，使得本发明跌倒检测腕表的健康监测功能更加完善。结合以上几点可以看出，本发明在健康腕表技术领域取得了较大进步，适合在本领域内推广应用，且具有较好的市场前景。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。
Claims (7)
1.一种跌倒检测腕表，其佩戴于用户手腕上，其特征在于包括有：
一三轴加速度传感器，其用于检测用户在x、y、z三个方向上的加速度值；
一三轴陀螺仪传感器，其用于检测用户在x、y、z三个方向上的倾斜角度值；
一三轴地磁仪传感器，其用于检测用户的运动方向；
一气压传感器，其用于检测用户所处位置的大气压强；
一定位单元，其用于检测用户的地理位置；
一主控单元，其分别连接于三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、三轴地磁仪传感器、气压传感器和定位单元，所述主控单元根据气压传感器采集的大气压强确定用户的竖直位置变化量，所述主控单元以三轴地磁仪传感器检测的运动方向为基准方向，再结合三轴陀螺仪传感器采集的数据确定用户在其运动方向上的倾斜角度，当所述主控单元判断出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度以及用户的竖直位置变化量均超出阈值时，获取用户的地理位置数据，并且发送出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度、用户的竖直位置变化量和地理位置；
一无线传输单元，其连接于主控单元，用于将主控单元发出的数据以无线方式上传至服务器，再由服务器发送至监护人手机。
2.如权利要求1所述的跌倒检测腕表，其特征在于，还包括有一心率传感器，其连接于主控单元，所述心率传感器用于检测用户的心率数据而传输至主控单元，所述主控单元根据该心率数据判断用户在跌倒后的预设时间内的心率是否正常。
3.如权利要求1所述的跌倒检测腕表，其特征在于，还包括有：
一求助按键，所述求助按键连接于主控单元，所述求助按键用于向主控单元发出求助指令；
一语音通信单元，所述语音通信单元连接于主控单元，所述主控单元在接收到求助按键发出的求助指令时，控制语音通信单元呼叫监护人手机。
4.如权利要求1所述的跌倒检测腕表，其特征在于，还包括有一提醒单元，所述提醒单元连接于主控单元，所述提醒单元用于执行主控单元的控制指令而发出报警提示。
5.如权利要求1所述的跌倒检测腕表，其特征在于，还包括有一血氧传感器，其连接于主控单元，所述血氧传感器用于检测用户的血氧浓度数据而传输至主控单元，所述主控单元根据用户的心率数据和血氧浓度数据而判断用户是否进入深度睡眠以及计算深度睡眠的时间。
6.一种跌倒检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤S1，三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器、三轴地磁仪传感器和气压传感器开始数据采集，所述主控单元根据气压传感器采集的大气压强确定用户的竖直位置变化量，所述主控单元以三轴地磁仪传感器检测的运动方向为基准方向，再结合三轴陀螺仪传感器采集的数据确定用户在其运动方向上的倾斜角度；
步骤S2，主控单元判断用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度以及用户的竖直位置变化量是否超出阈值，若各项数据均超出阈值，执行步骤S3，若有一项数据未超出阈值，则返回步骤S1；
步骤S3，所述主控单元通过定位单元获取腕表的地理位置数据；
步骤S4，所述主控单元发出用户的加速度值、用户在其运动方向上的倾斜角度、用户的竖直位置变化量和地理位置数据，并通过无线传输单元以无线方式上传至服务器且由服务器将各项数据发送至监护人手机。
7.如权利要求6所述的跌倒检测方法，其特征在于，所述步骤S3之后还执行如下步骤：
步骤S5，主控单元获取心率传感器采集的心率数据，并判断用户在预设时间内的心率是否超出阈值，若心率未超出阈值，则返回步骤S1，若心率超出阈值，则执行步骤S6；
步骤S6，主控单元判断用户是否按下求助按键，若是，执行步骤S8，若否，则执行步骤S7；
步骤S7，主控单元控制提醒单元发出报警提示，之后执行步骤S8；
步骤S8，所述主控单元控制语音通信单元呼叫监护人手机；
步骤S9，所述主控单元判断是否呼叫成功，若是，则进入语音通话模式，若否，则返回至步骤S8。
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