基于三軸加速度傳感器的體位突變檢測研究.pdf

1、近些年來,隨著人口老齡化進程的不斷加劇,特別是我國獨生子女家庭比例逐年增大引起的“空巢老人”現(xiàn)象,導致我國社會已經(jīng)面臨十分嚴峻的人口老齡化局面,體位突變對老年人健康的威脅隨之日趨嚴重。以人體跌倒為例,老年人經(jīng)歷跌倒,嚴重威脅著老年人體健康乃至生命,每年因跌倒而造成的老年人健康問題,給社會造成沉重的負擔。因此通過對人體體位突變進行準確識別和及時預警,及時救助老年人從而大大降低傷殘率和死亡率,最大程度的提高老年人的健康水平,節(jié)省社會醫(yī)療保險

2、開銷,具有重要意義。
　　本文基于MMA7260QT加速度傳感器,獲取的人體加速度信號,建立了人體跌倒檢測數(shù)據(jù)庫,以人體運動加速度信號作為研究對象,實時檢測跌倒。在介紹了課題背景意義及相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀后,主體研究內(nèi)容如下:
　　加速度信號獲取部分,這一部分包括人體空間坐標系的建立和人體跌倒檢測系統(tǒng)的參數(shù)設置。首先,獲取的人體加速度信號,看作是一個三維矢量,用空間直角坐標系X、Y、Z三個軸來表示其方向。考慮到與監(jiān)護心電導聯(lián)一

3、起使用,跌倒檢測系統(tǒng)的佩帶位置為人體前胸左側(cè)心臟部位,令X軸表示人體豎直方向,Y軸表示前后方向,Z軸表示左右方向。其次本系統(tǒng)三軸加速度信號的采樣頻率為200HZ,三軸加速度傳感器MMA7260QT量程選擇4g。
　　加速度信號預處理部分,包括加速度信號的去噪和人體運動加速度信號的獲取。首先,明確了三軸加速度傳感器的輸出信號的組成,其次選擇合適的去噪方法,輸出信號中摻雜了大量脈沖噪聲,采用非線性信號處理技術(shù)的中值濾波器予以濾除,最后

4、人體加速度信號,包含重力加速度和運動加速度信號兩部分,分離出人體運動加速度信號,作為跌倒檢測的基礎(chǔ)信號。
　　采用人體加速度向量幅值(SVM)和人體加速度向量區(qū)域值(SMA)描述了老年人的運動狀態(tài),檢測人體跌倒,具有良好的準確性和實時性。由于佩戴位置較高,加速度信號中包含相對多的相對位移噪聲,造成SVM含有較多的脈沖噪聲,對檢測跌倒產(chǎn)生干擾。采用小波變換,有效去除脈沖噪聲,人體發(fā)生跌倒時,SVM值超過0.9g的持續(xù)時間一般在60m

5、s左右。本系統(tǒng)設定采樣頻率為200HZ,將連續(xù)12個采樣點的SVM值都大于等于0.9g,通過第一級檢測,有效降低了誤判率和漏判率。
　　在SVM基礎(chǔ)上,檢測各個跌倒的SMA,SMA表征人體運動狀態(tài)變化的劇烈程度,其值越大表明人體運動狀態(tài)越劇烈。濾除疑似跌倒,進一步提高檢測人體跌倒發(fā)生的準確率。當SVM和SMA同時檢測到跌倒發(fā)生時,系統(tǒng)立即報警。
　　仿真結(jié)果的統(tǒng)計分析部分,經(jīng)過大量的仿真測試,對檢測數(shù)據(jù)進行分析,可以認為SV