CN105185037A - 一种应用于鞋子的跌倒检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于鞋子的跌倒检测装置和方法，装置包括：三轴加速度传感器、角速度传感器、压力传感器、处理模块和报警器，三轴加速度传感器、角速度传感器、压力传感器、处理模块和报警器均设于鞋子的底部，三轴加速度传感器、角速度传感器、压力传感器和报警器分别与处理模块电性连接；处理模块，用于分别从三轴加速度传感器、角速度传感器和压力传感器实时获取对应的传感信号，若获取的传感信号中的两组或两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围且在间隔预设的时间后还有两组或者两组以上的传感信号超出其对应的阈值范围，则向报警器发出跌倒报警信号。本发明大大提高了跌倒检测的准确性，避免造成错误判断。

Description

一种应用于鞋子的跌倒检测装置和方法

技术领域

本发明涉及一种跌倒检测装置，具体涉及一种应用于鞋子的跌倒检测装置和方法。

背景技术

随着社会老年化进度加快，老龄人口所占的比例会日益增加。同时独生子女占的比例增多以及子女外出工作的原因，导致了大量老年人空巢。

就老年人日常护理而言，避免老年人因为摔倒造成严重伤残尤为重要；更有数据表明，跌倒成为65岁以上老人意外死亡的首因，近三分之一的老人发生过意外跌倒；因此老人特别是独居老人发生跌倒是否得到及时救助至关重要。跌倒检测及其报警系统为老人发生跌倒行为提供了及时挽救措施,尤其是在鞋子嵌入跌倒检测报警系统，对老人的日常看护带了便利。但是现有的跌倒检测装置和方法的准确性不高，容易造成错误判断，其体验差而且为老人和监护人也带来不便。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用于鞋子的跌倒检测装置和方法，大大提高了跌倒检测的准确性，避免造成错误判断，而且在发出报警声的同时也能够及时通知指定的监护人员。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

方案一：

一种应用于鞋子的跌倒检测装置，包括：三轴加速度传感器、角速度传感器、压力传感器、处理模块和报警器，所述三轴加速度传感器、角速度传感器、压力传感器、处理模块和报警器均设于鞋子的底部，三轴加速度传感器、角速度传感器、压力传感器和报警器分别与处理模块电性连接；三轴加速度传感器用于获取人体的加速度数据，角速度传感器用于获取足底与足底所在平面的倾角数据，压力传感器用于获取足底与支撑足底平面的相互作用力数据；

所述处理模块，用于分别从三轴加速度传感器、角速度传感器和压力传感器实时获取对应的传感信号，若获取的传感信号中的两组或两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围且在间隔预设的时间后还有两组或者两组以上的传感信号超出其对应的阈值范围，则向报警器发出跌倒报警信号。

优选的，还包括定位模块、无线通信模块和存储器，所述定位模块和存储器分别与处理模块电性连接，所述定位模块用于从卫星网络中获取定位模块当前的定位信息，所述存储器中存储有预设的报警信息，所述处理模块还用于将定位模块中所获取的定位信息存储于存储器中，当发出跌倒报警信号的同时，将定位信息和预设的报警信息通过无线通信模块发送至指定的终端中。

优选的，所述指定的终端为手机。

优选的，所述处理模块，还用于当向报警器发出跌倒报警信号后在间隔预设的时间后少于两组传感信号超出各自对应的阈值范围，则停止向报警器发出跌倒报警信号。

优选的，还包括电源模块，所述电源模块用于向所述应用于鞋子的跌倒检测装置进行供电。

优选的，所述报警器为蜂鸣器。

方案二：

一种应用于鞋子的跌倒检测方法，包括以下步骤：

S1：分别从设置于鞋子内的三轴加速度传感器、角速度传感器和压力传感器实时获取对应的传感信号；

S2：判断获取的三组传感信号中是否有两组或者两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围且在间隔预设的时间后还有两组或者两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围，若是，则执行步骤S3，否则继续执行判断；

S3：向报警器发出跌倒报警信号。

优选的，在步骤S3中，向报警器发出跌倒报警信号的同时，还从存储器中获取定位信息和预设的报警信息并通过无线通信模块发送至指定的终端中，其中，存储器中的定位信息由定位模块实时获取而得。

优选的，在步骤S3之后还包括：

S4：在间隔预设的时间后再判断是否还有两组或者两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围，若是，则继续向报警器发出跌倒报警信号，否则，停止向报警器发出跌倒报警信号。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过三轴加速度传感器、角速度传感器和压力传感器同时测量三组不同的传感数据对人体是否跌倒的状态进行全面的判断，而且在两组或两组以上的传感数据异常时才会判断人体处于跌倒状态，提高了判断的准确性。另外，在在发出报警声的同时也能够及时通知指定的监护人员，以使监护人员能够及时作出相关的措施。

附图说明

图1为本发明的跌倒检测装置的结构图。

图2为本发明的跌倒检测方法的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

参考图1为本发明的应用于鞋子的跌倒检测装置，包括：三轴加速度传感器1、角速度传感器2、压力传感器3、处理模块4、报警器5、存储器6、定位模块7、无线通信模块8和电源模块9。该跌倒检测装置中的各个模块均设于鞋子的底部内，电源模块9为整个跌倒检测装置提供电源。三轴加速度传感器1用于获取人体加速度数据,角速度传感器2用于获取足底与足底所在平面的倾角数据,压力传感器3用于获取足底与支撑足底平面(足底所在平面)的相互作用力数据。

三轴加速度传感器1、角速度传感器2和压力传感器3分别获取对应的传感信号并传输至处理模块4中，处理模块4从接收到的3组传感信号中判断是否有两组或两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围，即分别判断三轴加速度传感器1的传感信号是否超出其对应的阈值范围，角速度传感器2的传感信号是否超出其对应的阈值范围，以及压力传感器3的传感信号是否超出其对应的阈值范围，只要超出各自的阈值范围即为异常。并且在其中两组或两组以上的传感信号为异常的情况下，间隔一预设的时间后再次判断是否还有两组或者两组以上的传感信号为异常，预设的时间优选为10S，也可以是其他的时间，若是，则判断该鞋子的使用者为已经跌倒状态，则向报警器5发出跌倒报警信号，以使周围的人员获知报警蜂鸣声。

三轴加速度传感器1的三个坐标分别与人体坐标相对应，x轴代表人体左右方向加速度变化，y轴代表人体前后方向的加速度变化，z轴代表人体垂直方向的加速度变化。当人体站立或者行走状态时，z轴的加速度接近g，x轴和y轴加速度接近0。当人体发生跌倒行为时，三个轴的加速度及其矢量和会发生变化，通过设定一定的阈值范围，若不在该阈值范围内则判断人体发生跌倒行为。人体站立时足底与地面的倾角为0，当人体跌倒，足底离地时，足底与地面形成的倾角较大。人体行走或者运动时足底与平面也会形成一定的倾角，通过设定一个倾角阀值范围，当足底与地面的倾角不在倾角阈值范围内时，判断人体发生跌倒行为。人体站立时，足底压力约为人体重量的二分之一，人体行走状态时，双腿交叠变换，总有一只脚承受人体的重力，这时该脚的足底与支撑足底平面(足底所在平面)相互作用力等于人体的重量，当人体发生跌倒行为时，足底的压力就会减少，变成0或者接近0，通过设定一个压力阈值范围，当压力不在压力阈值范围内时，判断人体发生跌倒行为。

其中，以两组或者两组以上的传感信号判断人体是否发生跌倒的目的在与提升判断的准确度，因为以单一的一组传感信号作为判断依据会容易产生误判行为。例如，当人体突然坐下或者是弯腰时，人体的加速度也会发生较大的变化，因此单以人体加速度变化为依据不可全面的判断人体是否发生跌倒行为；当人体在突然坐下双脚离地状态，或者是做类似单杠运动的时候，足底的压力为0，因此单以足底压力变化为依据不可全面的判断人体是否发生跌倒行为；当人体做脚部提伸运动的时候，足底的倾角也会出现大于临界阀值的情况，因此单以足底倾角变化为依据不可全面的判断人体是否发生跌倒行为。

定位模块7从卫星网络中获取定位模块7当前的定位信息并通过处理模块4将定位信息存储于存储器6中，存储器6中还存储有预设的报警信息。当处理模块4向报警器5发出跌倒报警信号的同时，还在存储器中获取定位信息和预设的报警信息通过无线通信模块8发送至指定的终端中。无线通信模块8具体的可以是通过SIM卡进行通信的通信模块，即在SIM卡中预设有一联系人的手机号码，则定位信息和预设的报警信息以文字的形式通过SIM卡发送至该联系人的手机中，该联系人的手机即为指定的终端。当然，无线通信模块8还可以是其他的具有网络通信能力的模块，例如GPRS、3G、4G模块，将定位信息和预设的报警信息通过无线网络发送到指定联系人的智能终端中。

另外，处理模块4向报警器5发出跌倒报警信号后，在间隔预设的时间后再判断三组传感信号的情况，若还有两组或者这两组以上的传感信号异常，则继续向报警器5发出跌倒报警信号，若少于两组传感信号异常，即只有一组或者没有传感信号异常，则停止向报警器5发出跌倒报警信号，表示鞋子的使用者不再处于跌倒状态。

参考图2，对应于上述的应用于鞋子的跌倒检测装置，本发明还公开了一种应用于鞋子的跌倒检测方法，包括以下步骤：

S1：分别从设置于鞋子内的三轴加速度传感器、角速度传感器和压力传感器实时获取对应的传感信号；

S2：判断获取的三组传感信号中是否有两组或者两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围且在间隔预设的时间后还有两组或者两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围，若是，则执行步骤S3，否则继续执行判断；

S3：向报警器发出跌倒报警信号。

优选的，在步骤S3中，向报警器发出跌倒报警信号的同时，还从存储器中获取定位信息和预设的报警信息并通过无线通信模块发送至指定的终端中，其中，存储器中的定位信息由定位模块实时获取而得。

优选的，在步骤S3之后还包括：

S4：在间隔预设的时间后再判断是否还有两组或者两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围，若是，则继续向报警器发出跌倒报警信号，否则，停止向报警器发出跌倒报警信号。

关于上述应用于鞋子的跌倒检测装置和方法，其优点在于：通过三轴加速度传感器、角速度传感器和压力传感器同时测量三组不同的传感数据对人体是否跌倒的状态进行全面的判断，而且在两组或两组以上的传感数据异常时才会判断人体处于跌倒状态，提高了判断的准确性。另外，在在发出报警声的同时也能够及时通知指定的监护人员，以使监护人员能够及时作出相关的措施。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种应用于鞋子的跌倒检测装置，其特征在于，包括：三轴加速度传感器、角速度传感器、压力传感器、处理模块和报警器，所述三轴加速度传感器、角速度传感器、压力传感器、处理模块和报警器均设于鞋子的底部，三轴加速度传感器、角速度传感器、压力传感器和报警器分别与处理模块电性连接；三轴加速度传感器用于获取人体的加速度数据，角速度传感器用于获取足底与足底所在平面的倾角数据，压力传感器用于获取足底与支撑足底平面的相互作用力数据；

所述处理模块，用于分别从三轴加速度传感器、角速度传感器和压力传感器实时获取对应的传感信号，若获取的传感信号中的两组或两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围且在间隔预设的时间后还有两组或者两组以上的传感信号超出其对应的阈值范围，则向报警器发出跌倒报警信号。

2.根据权利要求1所述的应用于鞋子的跌倒检测装置，其特征在于，还包括定位模块、无线通信模块和存储器，所述定位模块和存储器分别与处理模块电性连接，所述定位模块用于从卫星网络中获取定位模块当前的定位信息，所述存储器中存储有预设的报警信息，所述处理模块还用于将定位模块中所获取的定位信息存储于存储器中，当发出跌倒报警信号的同时，将定位信息和预设的报警信息通过无线通信模块发送至指定的终端中。

3.根据权利要求2所述的应用于鞋子的跌倒检测装置，其特征在于，所述指定的终端为手机。

4.根据权利要求1所述的应用于鞋子的跌倒检测装置，其特征在于，所述处理模块，还用于当向报警器发出跌倒报警信号后在间隔预设的时间后少于两组传感信号超出各自对应的阈值范围，则停止向报警器发出跌倒报警信号。

5.根据权利要求1所述的应用于鞋子的跌倒检测装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块用于向所述应用于鞋子的跌倒检测装置进行供电。

6.根据权利要求1所述的应用于鞋子的跌倒检测装置，其特征在于，所述报警器为蜂鸣器。

7.一种应用于鞋子的跌倒检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：分别从设置于鞋子内的三轴加速度传感器、角速度传感器和压力传感器实时获取对应的传感信号；

S2：判断获取的三组传感信号中是否有两组或者两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围且在间隔预设的时间后还有两组或者两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围，若是，则执行步骤S3，否则继续执行判断；

S3：向报警器发出跌倒报警信号。

8.根据权利要求7所述的应用于鞋子的跌倒检测方法，其特征在于，在步骤S3中，向报警器发出跌倒报警信号的同时，还从存储器中获取定位信息和预设的报警信息并通过无线通信模块发送至指定的终端中，其中，存储器中的定位信息由定位模块实时获取而得。

9.根据权利要求7所述的应用于鞋子的跌倒检测方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括：

S4：在间隔预设的时间后再判断是否还有两组或者两组以上的传感信号超出各自对应的阈值范围，若是，则继续向报警器发出跌倒报警信号，否则，停止向报警器发出跌倒报警信号。