CN107085922A - 跌倒报警装置以及应用于该跌倒报警装置的跌倒报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种跌倒报警装置，包括中央处理单元、与中央处理单元相连而传输数据并接受指令的加速度传感器与压力传感器、报警模块，加速度传感器用于检测跌倒报警装置的角度与姿态，压力传感器用于检测跌倒报警装置的气压，该跌倒报警装置还包括用以存储预先定义的若干种姿态的预设姿态库模块，以及与中央处理单元连接的防误判模块，预设姿态库模块用以提供预定义的姿态供中央处理单元识别并根据预先定义的姿态确认触发报警的条件，防误判模块用于接受来自于中央处理单元发出的来自于加速度传感器与气压传感器的数据并判断是否发生误动作。本发明同时提供了一种跌倒报警方法。相比较而言，本发明报警准确率可达到80％以上。

Description

跌倒报警装置以及应用于该跌倒报警装置的跌倒报警方法

【技术领域】

本发明涉及一种随身携带的跌倒报警装置，以及涉及一种应用于该跌倒报警装置的跌倒报警方法。

【背景技术】

随着通讯技术的快速发展，手机已经成为人们工作和生活必不可少的通讯工具。由于消费者对手机所具备功能已不仅仅局限于单一通信方面的功能，其要求越来越高，生产厂商为了激发消费者的购买欲，因此衍生了许多周边性的功能，如名片扫描功能、激光指示功能、指纹识别功能等。此种功能使手机的使用价值进一步提升，甚至成为用户选购手机时的重要考虑因素，其功能也越来越强大。

另外，人身健康现如今也更受关注，如若能充分利用手机这一最佳的普遍性的随身媒介工具，实现保障人类基本生活保健的功能，必将受到消费者的喜爱，尤其是时刻需要关照的老年人。对于消费者，特别对于老年人，需要经常性或定期关注自身的健康参数，了解自身的健康状况。

跌倒每年影响几百万人并且导致重大的伤害，尤其是在老年人中间。实际上，已经估计到，跌倒是老年人死亡的前三个原因之一。跌倒被定义为之后跟随有碰撞的、突然的、不受控制且无意的身体到地的向下位移，其后身体保持倒在地上。

个人急救反应系统(PERS)是能够确保针对用户的帮助系统。借助于个人帮助按钮(PHB)，用户能够在紧急情况下按下按钮来召唤帮助。大多数呼叫是因为用户已经跌倒。再者，如果用户遭受严重的跌倒(例如用户昏迷)，则用户可能不能够按下按钮，这可能意味着救援不能在重要的时段到达，尤其是如果用户单独居住的话。如果用户长时间保持躺倒，则跌倒的后果可能变得更严重。

为应对上述的问题，跌倒检测或者跌倒报警系统正在被研究，其借由一个或多个移动传感器的输出来确定用户是否已经遭受跌倒。大多数现有的身体穿戴的跌倒检测系统(比如手机、手持式报警装置、佩戴式警报器等)使用加速度计(通常是测量三个维度上的加速度的加速度计)，并且所述跌倒检测系统被配置为通过处理由加速度计生成的时间序列来推断跌倒的发生。一些跌倒检测系统还能够包括空气压力传感器(例如中国专利申请第201210245340.1号)以测量跌倒检测系统的高度、高度变化或绝对海拔。在检测到跌倒时，通过跌倒检测系统来触发警报。

通过加速度计以及压力传感器的组合，可以较为粗糙地判断使用者相对向下的快速位移，进而判定该快速位移为“跌倒”，然而，在日常生活中，快速向下的位移，未必是跌倒，比如，快速蹲身闪避障碍物、快速绊倒后仍能正常站起的情况，是并不需要触发报警机制的，再如，有些情况的跌倒，是相对慢速的，只能依靠高度差来判定，但是一旦仅由高度差来判定慢速跌倒的情形，又会引起正常慢速弯腰等行为的误报。

进一步，使用者所使用的跌倒报警装置，如果是手持的设备，如手机，仅仅借由手机的位移方向与高度差，很有可能产生误判，比如使用者在打完电话后将手机放置入口袋的动作，即会产生误报，更有甚者，使用者不小心将手机落在地上的过程都会引发误报进行产生不必要的报警。

因此，有必要提供一种新的跌倒报警装置以及对应的跌倒报警方法以解决上述的问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种报警准确率高且能减少误判的跌倒报警装置以及对应的跌倒报警方法。

本发明的技术方案如下：

提供一种跌倒报警装置，其包括中央处理单元、与中央处理单元相连而传输数据并接受指令的加速度传感器与压力传感器、报警模块，加速度传感器用于检测跌倒报警装置的角度与姿态，压力传感器用于检测跌倒报警装置的气压，该跌倒报警装置还包括用以存储预先定义的若干种姿态的预设姿态库模块，以及与中央处理单元连接的防误判模块，预设姿态库模块用以提供预定义的姿态供中央处理单元识别并根据预先定义的姿态确认触发报警的条件，防误判模块用于接受来自于中央处理单元发出的来自于加速度传感器与气压传感器的数据并判断是否发生误动作。

作为一种优化，加速度传感器为三轴加速度计，通过三轴的不同的加速度值判定所述跌倒报警装置的角度与姿态，并向中央处理单元报告跌倒报警装置的当前姿态。

作为一种优化，预设姿态库模块与中央处理单元集成为一体，或者为中央处理单元的一部分。

作为一种优化，预设姿态库模块中的若干姿态，分为一般姿态以及特定姿态。

作为一种优化，跌倒报警装置设有局域网通讯网络，或者近距离通讯网络，利用该网络发送地理位置至紧急联络人。

本发明还提供一种跌倒报警装置的跌倒报警方法，该跌倒报警方法包括以下步骤：

中央处理单元通过加速度传感器判定跌倒报警装置当前的位置与角度，并与预设姿态库模块中的预定义姿态进行比对，确认跌倒报警装置当前的姿态，此步骤视为确定条件A；

中央处理单元接受压力传感器传输的气压值并做记录，这个步骤视为确定条件B；

中央处理单元判定跌倒报警装置是否发生了姿态跳脱，这个步骤视为确定条件C；如果没有发生姿态跳脱，则重新返回条件B；如果发生了姿态跳脱，则进行判定是否满足触发条件，这个步骤视为确定条件D；

如果满足触发条件，则进一步确认是否为误动作，这一步骤视为确定条件E，如果是误动作，则返回条件A；如果不是误动作，则触发跌倒报警；如果不满足触发条件，则返回条件A。

作为一种优化，条件B中，记录当前气压值并保持8秒以上的，则锁定此气压对应的高度。

作为一种优化，条件D所述的判定是否满足触发条件，包括以下步骤：将预设姿态库模块中的姿态又进一步定义为一般姿态以及特定姿态，并提供一预设区间，存在一般姿态跳脱或者特定姿态跳脱的情况下，进一步判定跳脱之后发生的高度变化，进而判定所述高度变化(高度差)是否位于预设区间内，如果是，则满足触发条件。

作为一种优化，预设姿态库模块中的姿态包括：打电话姿态，其对应高度差预设区间的最小值为108厘米；手持设备姿态，其对应高度差预设区间的最小值为81厘米；设备平放桌面姿态，其对应高度差预设区间的最小值为36厘米；设备放入裤子口袋姿态，其对应高度差预设区间的最小值为18厘米；使用者行走姿态，其对应高度差预设区间的最小值为18厘米；不规则的静止不动姿态，其对应高度差预设区间的最小值为36厘米。

作为一种优化，预设区间的最大值为200厘米。

作为一种优化，设备放入裤子口袋姿态与使用者行走姿态为特定姿态，在姿态变化后，需要进一步行走3秒才视为姿态跳脱。

作为一种优化，条件E中，不超过1秒之内的高度差的极大变化，会暂停报警处理20秒，暂停之后，气压仍没发生变化的，则启动报警。

作为一种优化，条件E中，加速度传感器在往复摆动的情形下，不断更新气压值，但不触发报警。

相较于相关技术，本发明采用加速度传感器以及气压传感器、预设姿态库模块，判别跌倒报警装置的姿态、姿态变化、高度变化，结合防误动作的判定，实现跌倒自动报警，并且提升报警的准确率，相比较而言，现有技术的报警准确率较低，误报率会超过70％，而本发明提供的跌倒报警装置以及跌倒报警方法，报警准确率可达到80％以上。

【附图说明】

图1为本发明一种实施方式的跌倒报警装置的模块框架图。

图2为本发明一种实施方式的跌倒报警装置的跌倒报警方法的流程图。

图3为上述跌倒报警方法中的是否满足触发条件的判断流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请参图1所示，本发明提供的一种跌倒报警装置，可以是手机的形态，也可以是其他便于随身携带的掌上健康监测设备、掌上多媒体设备、挂坠式报警器、佩戴(穿戴)式智能设备等等。

本发明的一种实施方式的跌倒报警装置10，其包括中央处理单元11、与中央处理单元11相连而传输数据并接受指令的加速度传感器12、压力传感器13、预设姿态库模块14，以及防误判模块15与报警模块16。本发明所述的中央处理单元11为能够接受数据、处理数据以及发出指令的处理模块，可以是一般意义上的CPU，也可以是专用的芯片模块。

所述中央处理单元11用于接受加速度传感器12、压力传感器13检测到的数据，并根据该等数据以及预设姿态库模块14中的预设姿态判定使用者是否跌倒，并在判定为非误动作的情形下及时报警；

加速度传感器12为三轴加速度计，根据三个轴向上不同的加速度值检测所述跌倒报警装置10的角度与姿态，并向中央处理单元11报告跌倒报警装置10当前的姿态；

压力传感器13用于检测或测量跌倒报警装置10当前姿态的气压值，并以此气压值计算跌倒报警装置10当前的相对高度值，并将该气压值或相对高度值传输给中央处理单元11；

预设姿态库模块14用以存储预先定义的若干种姿态，中央处理单元11可对该预设的姿态库进行检索或查找，与来自加速度传感器12的角度与姿态进行比对，从而便于中央处理单元11准确判定跌倒报警装置10是在什么姿态下发生的跌倒；在某些具体实施方式下，该预设姿态库模块14可与中央处理单元11分开单独设置，也可以集成为一体，当然也可以是属于中央处理单元11一部分的子模块；

防误判模块15用于接受中央处理单元11发出的来自于加速度传感器12与压力传感器13的数据并判断是否发生了误动作，所谓误动作是指姿态发生变化并且满足跌到条件但不属于应该报警的那些动作(位移)。同样，防误判模块15可以是独立于中央处理单元11的模块，也可以是属于中央处理单元一部分的子模块。

请同时参考图1与图2所示，应用于该跌倒报警装置10的跌倒报警方法将在下面做详细描述。随着跌倒报警装置10的开机或者重启，或者随着使用者开启了跌倒报警装置10的跌倒报警功能后，跌倒报警方法即处于运行之中。

首先，中央处理单元11通过加速度传感器12其三轴的加速度值判定跌倒报警装置10当前的位置与角度，并与预设姿态库模块14中的预定义姿态进行比对，确认跌倒报警装置10当前的姿态，如图中所示，这个步骤视为确定条件A；

中央处理单元11接受压力传感器13传输的气压值并做记录，为保证所记录的高度是常态而不是突发的颠簸，作为一种选项，记录当前气压值并保持8秒以上的，则锁定此高度，作为判断的依据之一；当然，实时记录并锁定也是可行的；如图中所示，这个步骤视为确定条件B；

中央处理单元11判定跌倒报警装置10是否发生了姿态跳脱，所谓姿态跳脱，是指根据加速度传感器12记录的数值与已经记录的数值进行比较得出的跌倒报警装置的姿态发生了变化的状态；这个步骤视为确定条件C；如果没有发生姿态跳脱，则重新返回条件B；如果发生了姿态跳脱，则进行判定是否满足触发条件，这个步骤视为确定条件D；

如果满足触发条件，则需要进一步确认是否为误动作，这一步骤视为确定条件E，如果是误动作，则返回条件A；如果不是误动作，则触发跌倒报警；如果不满足触发条件，则返回条件A。

其中，条件D“是否满足触发条件”的步骤，请参图3，又进一步定义为一般姿态的跳脱以及特定姿态的跳脱，符合二者之一则进入下一步的判定，即，对应姿态的高度变化，存在一般姿态跳脱或者特定姿态跳脱的情况下，会进一步判定跳脱之后发生的高度变化，进而判定所述高度变化(高度差)是否位于预设区间内，如果是，则满足触发条件，如果不在区间之内，则不满足触发条件进而返回流程开始。

下面将以较为具体的实施例来说明上述的跌倒报警方法。

一般来说，将本发明的跌倒报警装置集成至大家日常普遍使用的手机上是比较理想的方式，因此，下面的实施例将以手机作为具体示例进行详述。

首先，预先设定姿态库并写入姿态库模块中，按照一般手机使用的场景，本发明提供了以下若干种姿态供参考：

姿态1：打电话姿态；

姿态2：手持手机姿态；

姿态3：手机平放桌面姿态；

姿态4：手机放入裤子口袋姿态；

姿态5：使用者行走姿态；

姿态6：不规则的静止不动姿态。

上述姿态已经由加速度传感器实际姿态下测得的数据为依据写入姿态库模块中。

诚如上述，为准确判定跌倒，本发明将上述的姿态分成一般姿态与特定姿态，其中，一般姿态为姿态1-3，6，特定姿态为姿态4-5。

请再次参考图2与图3，中央处理单元会首先进行姿态判定，根据手机所处状态判定手机的姿态，通过气压传感器记录当前的气压值并换算成相对高度值，在此高度维持8秒以上时，则锁定该高度值，即使在平行运动中也不会影响高度的判断；

如果跌倒报警装置发生旋转并且旋转角度在45度以上，同时，加速度传感器测得的外力变化(加速度)在0.2G以上的，则判定为姿态跳脱(一般姿态的跳脱)，对于特定的姿态(姿态4与姿态5)，除了上述的旋转角度与外力变化外，还需要满足姿态变化后需要行走3秒的条件，才视为是姿态跳脱(特定姿态的跳脱)；

姿态跳脱的情况下，记录跳脱后的气压值并换算成高度值，当然，为保证结果准确性，高度值稳定8秒时则记录该高度值，为提升报警准确率，下降后，需要判定是否有持续运动的发生，如果没有，则锁定该高度值；

依据姿态跳脱前后的高度值计算高度差，并判定该高度值是否在对应的区间内。在这具体的实施例中，本发明预定义每种姿态的高度值变化值区间如下：

序号	姿态	变化值最小值	变化值最大值
				姿态1	打电话姿态	108厘米	200厘米
姿态2	手持手机姿态	81厘米	200厘米
				姿态3	手机平放桌面姿态	36厘米	200厘米
姿态4	手机放入裤子口袋姿态	18厘米(特定姿态)	200厘米
				姿态5	使用者行走姿态	18厘米(特定姿态)	200厘米
姿态6	不规则的静止不动姿态	36厘米	200厘米

在姿态1的状态下发生跳脱，如果高度值变化大于108厘米且小于200厘米，则判定满足触发条件，即，如果使用者在打电话时，发生了姿态跳脱并且发生了高度变化，高度值下降超过108厘米并且小于200厘米，则满足触发条件，是否报警的话，还要取决于稍后要说明的“是否为误动作”的判定结果；

在姿态2的状态下发生跳脱，如果高度值变化大于81厘米且小于200厘米，则判定满足触发条件，即，如果使用者在手持手机状态时，发生了姿态跳脱并且发生了高度变化，高度值下降超过81厘米并且小于200厘米，则满足触发条件，是否报警的话，还要取决于稍后要说明的“是否为误动作”的判定结果；

在姿态3的状态下发生跳脱，如果高度值变化大于36厘米且小于200厘米，则判定满足触发条件，即，如果使用者将手机平放桌面姿态时，发生了姿态跳脱并且发生了高度变化，高度值下降超过36厘米并且小于200厘米，则满足触发条件，是否报警的话，还要取决于稍后要说明的“是否为误动作”的判定结果；

在姿态4的状态下，满足姿态变化后需要行走3秒的条件视为姿态跳脱，如果高度值变化大于18厘米且小于200厘米，则判定满足触发条件，即，如果使用者手机放入裤子口袋姿态时，发生了姿态跳脱并且发生了高度变化，高度值下降超过18厘米并且小于200厘米，则满足触发条件，是否报警的话，还要取决于稍后要说明的“是否为误动作”的判定结果；

在姿态5的状态下，满足姿态变化后需要行走3秒的条件视为姿态跳脱，如果高度值变化大于18厘米且小于200厘米，则判定满足触发条件，即，如果使用者行走姿态时，发生了姿态跳脱并且发生了高度变化，高度值下降超过18厘米并且小于200厘米，则满足触发条件，是否报警的话，还要取决于稍后要说明的“是否为误动作”的判定结果；

在姿态6的状态下发生跳脱，如果高度值变化大于36厘米且小于200厘米，则判定满足触发条件，即，如果使用者的手机处于不规则的静止姿态时，发生了姿态跳脱并且发生了高度变化，高度值下降超过36厘米并且小于200厘米，则满足触发条件，是否报警的话，还要取决于稍后要说明的“是否为误动作”的判定结果。

下面说明防误动作的判定，本发明预设了几种误动作的情形，说明如下：

防误动作1：在特殊情境气压会瞬间暴大(地铁内/手机放背包内)，高度相对值从0厘米跳升到500厘米或更高，只要在1秒内检测到极大值变化，则会暂停报警处理20秒，暂停之后，气压仍没发生变化的，则启动报警；

防误动作2：骑自行车时腿会来回摆动60度以上，且如果刚好行经下坡路段则容易触发跌倒事件，这里只要判定加速度传感器有无来回往复摆动，有的话则不断更新气压数值，并不会触发报警；

防误动作3：坐升降梯(电梯)时，有超过200厘米以上的变化量，由于高度差超过了200里面，则不会触发报警。

对于报警，本发明采用如下方式：

设备会响起紧急报警声；

短信、彩信或微信通知紧急联系人；

如有应用程序联结的，将通过APP联系紧急联络人；

电话通知紧急联络人。

更优的，本发明的跌倒报警装置设有局域网通讯网络(包括有线或无线WIFI)，或者近距离通讯网络(如蓝牙或NFC)等等，通过这些网络，甚至通过公用的移动通讯网络，可以将跌倒报警装置的地理位置传送给紧急联络人。

本发明提供的跌倒报警装置以及对应的跌倒报警方法，采用加速度传感器以及气压传感器，判别跌倒报警装置的姿态、姿态变化、高度变化，结合防误动作的判定，实现跌倒自动报警，并且提升报警的准确率，相比较而言，现有技术的报警准确率较低，误报率会超过70％，而本发明提供的跌倒报警装置以及跌倒报警方法，报警准确率可达到80％以上。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种跌倒报警装置，其包括中央处理单元、与中央处理单元相连而传输数据并接受指令的加速度传感器与压力传感器、报警模块，加速度传感器用于检测跌倒报警装置的角度与姿态，压力传感器用于检测跌倒报警装置的气压，其特征在于，该跌倒报警装置还包括用以存储预先定义的若干种姿态的预设姿态库模块，以及与中央处理单元连接的防误判模块，预设姿态库模块用以提供预定义的姿态供中央处理单元识别并根据预先定义的姿态确认触发报警的条件，防误判模块用于接受来自于中央处理单元发出的来自于加速度传感器与气压传感器的数据并判断是否发生误动作。

2.根据权利要求1所述的跌倒报警装置，其特征在于：加速度传感器为三轴加速度计，通过三轴的不同的加速度值判定所述跌倒报警装置的角度与姿态，并向中央处理单元报告跌倒报警装置的当前姿态。

3.根据权利要求1所述的跌倒报警装置，其特征在于：预设姿态库模块与中央处理单元集成为一体，或者为中央处理单元的一部分。

4.根据权利要求1所述的跌倒报警装置，其特征在于：预设姿态库模块中的若干姿态，分为一般姿态以及特定姿态。

5.根据权利要求1所述的跌倒报警装置，其特征在于：跌倒报警装置设有局域网通讯网络，或者近距离通讯网络，利用该网络发送地理位置至紧急联络人。

6.一种应用于如权利要求1所述的跌倒报警装置的跌倒报警方法，该跌倒报警装置包括中央处理单元、与中央处理单元相连而传输数据并接受指令的加速度传感器与压力传感器、报警模块，加速度传感器用于检测跌倒报警装置的角度与姿态，压力传感器用于检测跌倒报警装置的气压，其特征在于，该跌倒报警装置还包括用以存储预先定义的若干种姿态的预设姿态库模块，以及与中央处理单元连接的防误判模块，其特征在于，该跌倒报警方法包括以下步骤：

中央处理单元通过加速度传感器判定跌倒报警装置当前的位置与角度，并与预设姿态库模块中的预定义姿态进行比对，确认跌倒报警装置当前的姿态，此步骤视为确定条件A；

中央处理单元接受压力传感器传输的气压值并做记录，这个步骤视为确定条件B；

中央处理单元判定跌倒报警装置是否发生了姿态跳脱，这个步骤视为确定条件C；如果没有发生姿态跳脱，则重新返回条件B；如果发生了姿态跳脱，则进行判定是否满足触发条件，这个步骤视为确定条件D；

如果满足触发条件，则进一步确认是否为误动作，这一步骤视为确定条件E，如果是误动作，则返回条件A；如果不是误动作，则触发跌倒报警；如果不满足触发条件，则返回条件A。

7.如权利要求6所述的跌倒报警装置的跌倒报警方法，其特征在于：条件B中，记录当前气压值并保持8秒以上的，则锁定此气压对应的高度。

8.如权利要求6所述的跌倒报警装置的跌倒报警方法，其特征在于：条件D所述的判定是否满足触发条件，包括以下步骤：将预设姿态库模块中的姿态又进一步定义为一般姿态以及特定姿态，并提供一预设区间，存在一般姿态跳脱或者特定姿态跳脱的情况下，进一步判定跳脱之后发生的高度变化，进而判定所述高度变化(高度差)是否位于预设区间内，如果是，则满足触发条件。

9.如权利要求8所述的跌倒报警装置的跌倒报警方法，其特征在于：预设姿态库模块中的姿态包括：打电话姿态，其对应高度差预设区间的最小值为108厘米；手持设备姿态，其对应高度差预设区间的最小值为81厘米；设备平放桌面姿态，其对应高度差预设区间的最小值为36厘米；设备放入裤子口袋姿态，其对应高度差预设区间的最小值为18厘米；使用者行走姿态，其对应高度差预设区间的最小值为18厘米；不规则的静止不动姿态，其对应高度差预设区间的最小值为36厘米。

10.如权利要求8所述的跌倒报警装置的跌倒报警方法，其特征在于：预设区间的最大值为200厘米。

11.如权利要求8所述的跌倒报警装置的跌倒报警方法，其特征在于：设备放入裤子口袋姿态与使用者行走姿态为特定姿态，在姿态变化后，需要进一步行走3秒才视为姿态跳脱。

12.如权利要求6所述的跌倒报警装置的跌倒报警方法，其特征在于：条件E中，不超过1秒之内的高度差的极大变化，会暂停报警处理20秒，暂停之后，气压仍没发生变化的，则启动报警。

13.如权利要求6所述的跌倒报警装置的跌倒报警方法，其特征在于：条件E中，加速度传感器在往复摆动的情形下，不断更新气压值，但不触发报警。