引言
跌倒探測儀適用于自理能力和自我保護能力比較差的老年人和兒童，它通過測量佩戴該儀器的個體在運動過程中的三個正交方向上的加速度來感知其身體姿態(tài)的變化，并可按照需要進行報警和發(fā)布。
跌倒探測儀由加速度傳感器、數(shù)據(jù)處理模塊、電源和通信模塊構成。其中傳感器測量對象的加速度矢量;處理器模塊負責采集加速度傳感器的數(shù)據(jù)，分析判斷對象的身體姿態(tài)并控制報警及報警信息的發(fā)布;電源模塊負責為整個系統(tǒng)提供電力供給;通信模塊負責將報警信息通過一定的協(xié)議進行發(fā)布。
關鍵技術
人體運動模型的建立
在姿態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，重力將成為影響這一運動過程的主要因素。跌倒過程中，對象的加速度、速度和位移三種矢量均發(fā)生了變化。
如圖1建立直角坐標系，X、Y、Z軸相互正交，任意空間方向上的矢量變化均可以分解成X、Y、Z三個方向上的分量變化。使用者正確佩戴跌倒探測器且處于靜止或水平勻速運動狀態(tài)下，Z軸方向的加速度為重力加速度(g)，其他兩個方向上加速度為0。當佩戴者跌倒時，如果僅考慮初始狀態(tài)和最終狀態(tài)就可以發(fā)現(xiàn)，理想情況下Z軸分量發(fā)生從最大值(1g)變化為0，而X或Y軸的分量則從0變化為最大(1g)，具體是X軸還是Y軸發(fā)生這一變化，則由佩戴者跌倒后的姿態(tài)決定--平臥為X軸變化，側臥為Y軸變化。如果身體姿態(tài)介于平臥和側臥之間，則X軸和Y軸的加速度分量將滿足\sqrt{x^{2}+y^{2}}=1g(站立情況下這個矢量和為0)，仍然能夠通過計算分析得出與站立不同的加速度分布。
但是在實際情況中，僅根據(jù)加速度分量的改變很難分辨臥倒姿態(tài)的形成原因，容易出現(xiàn)很多假陽性(檢測到跌倒而實際沒有跌倒)或假陰性(未檢測到跌倒而實際出現(xiàn)跌倒)。因此，需要算法作進一步改進。一般來說，假陽性情況可以通過對加速度在時間域進行一次積分求速度、兩次積分求位移的方式，全方位分析佩戴者身體姿態(tài)變化加以篩選;而假陰性情況除采用上面的全面姿態(tài)分析外，還需要佩戴者自主參與才能有效提高檢出效率。因此，建立人體跌倒過程的運動模型，提取跌倒過程中身體姿態(tài)變化的特征參數(shù)是準確檢測跌倒并發(fā)布報警信息的關鍵。
