基于手機(jī)的跌倒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、跌倒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于跌倒識(shí)別,并在跌倒后通過報(bào)警縮短救援時(shí)間,以達(dá)到減小跌倒危害的目的。在人口老齡化和空巢化的背景下,開展老年人跌倒監(jiān)測(cè)研究,具有重要的社會(huì)意義。本文根據(jù)四個(gè)經(jīng)常用于佩戴手機(jī)的部位(前胸、側(cè)腰、后腰和大腿)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和算法,實(shí)現(xiàn)了基于手機(jī)的跌倒監(jiān)測(cè)軟件及其后臺(tái)服務(wù)器,以應(yīng)用于跌倒識(shí)別和跌倒后報(bào)警。論文主要包括三個(gè)部分:
　　第一是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。首先將人體活動(dòng)模式分類,再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的活動(dòng)模式并組織實(shí)驗(yàn),包括實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選定、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)

2、地的布置、實(shí)驗(yàn)對(duì)象的選擇和具體的實(shí)驗(yàn)步驟等,最后將傳感器節(jié)點(diǎn)布置于四個(gè)經(jīng)常用于佩戴手機(jī)的部位進(jìn)行實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)跌倒監(jiān)測(cè)算法的原始數(shù)據(jù)。
　　第二是算法設(shè)計(jì)。在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和跌倒過程深入分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了特征提取方法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。考慮了6種不同佩戴習(xí)慣的用戶:只將手機(jī)固定佩戴于四個(gè)部位之一的(共4種)、上身三部位(前胸、側(cè)腰、后腰)隨意佩戴的、和四個(gè)部位隨意佩戴的;并從是否有陀螺儀考慮了2種手機(jī)后,設(shè)計(jì)了12種神

3、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并得出以下結(jié)論:(1)只將手機(jī)佩戴于大腿部位的用戶使用沒有陀螺儀的手機(jī)會(huì)出現(xiàn)較多的漏檢和一些誤報(bào)。(2)在有陀螺儀和沒有陀螺儀的兩種手機(jī)中,上身三部位隨意佩戴的用戶敏感度分別是100％和98.67％,特異度分別是100％和96.54％;四個(gè)部位隨意佩戴的用戶敏感度分別是96.12％和89.28％,特異度分別是97.17％和95.07％,對(duì)比幾個(gè)可將手機(jī)放于多個(gè)部位的研究,本文的算法敏感度和特異度都是最高的。(3)經(jīng)對(duì)比,最終

4、選擇了上身三部位隨意佩戴和四部位隨意佩戴的2種佩戴習(xí)慣對(duì)應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)跌倒監(jiān)測(cè)算法。
　　第三是系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)包括一個(gè)基于 Android手機(jī)的跌倒監(jiān)測(cè)軟件和一個(gè)基于MFC、SQL SERVER數(shù)據(jù)庫的后臺(tái)服務(wù)器。跌倒監(jiān)測(cè)算法基于OpenCV實(shí)現(xiàn),通過JNI實(shí)現(xiàn)Java與C++間的相互調(diào)用。發(fā)生跌倒后手機(jī)基于百度地圖SDK進(jìn)行GPS、Wi-Fi、基站混合定位,通過發(fā)送包含跌倒位置的短信向預(yù)先設(shè)定的聯(lián)系人遠(yuǎn)程求助并使用報(bào)

5、警鈴聲本地求助。手機(jī)端在產(chǎn)生跌倒和誤報(bào)時(shí)會(huì)將相應(yīng)信息上傳至后臺(tái)服務(wù)器以用于算法研究及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì);同時(shí)手機(jī)端將相應(yīng)信息添加到訓(xùn)練集中,重新訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行算法改進(jìn)。后臺(tái)服務(wù)器使用SQL SERVER數(shù)據(jù)庫進(jìn)行信息存儲(chǔ)和用戶管理,手機(jī)與后臺(tái)服務(wù)器間基于TCP/IP協(xié)議通過Socket通信。
　　綜上所述,本文首先根據(jù)四個(gè)經(jīng)常用于佩戴手機(jī)的部位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、獲得算法的原始數(shù)據(jù),然后考慮了6種不同佩戴習(xí)慣的用戶并從是否有陀螺儀考慮了2種手機(jī),