跌倒檢測在遠程健康監(jiān)管系統(tǒng)中的應用

  隨著社會老齡化的不斷發(fā)展，預期到2030年空巢老年人家庭的比例將達到90％，屆時我國老年人家庭將空巢化。據統(tǒng)計，在65歲以上的老年人群中，每年有超過1/3的人都有跌倒經歷，2/3老年人意外死亡都是由跌倒引起的，而在75歲以上老人中這個比例更是高達70%。
跌倒檢測是遠程健康監(jiān)護系統(tǒng)中家庭終端的一種實現(xiàn)方式，涉及多個領域，包括信號采集與處理，信號特征提取，數(shù)據傳輸?shù)确矫娴难芯俊５箼z測技術有很多，從信號獲取的渠道進行分類，可將跌倒檢測技術分為三類：基于視頻圖像的跌倒檢測，該方法不足之處在于它不能保證用戶的隱私安全并且視頻圖像的質量受光線等環(huán)境影響較大；基于聲學信號的跌倒檢測，安裝復雜且前期投入比較大；基于穿戴式裝置的跌倒檢測，較之前兩種方法在適用環(huán)境上和對用戶的干擾程度上有比較突出的優(yōu)點。綜合比較各類檢測方法，基于穿戴式的檢測方法對老年人的健康進行遠程監(jiān)管比較適合。
 

  跌倒檢測模塊主要由加速度采集單元、微處理器單元、無線通信單元以及遠程跌倒監(jiān)控后臺等構成，整體模塊采用鋰電池進行。系統(tǒng)由加速度采集單元進行加速度的采集，經微處理器單元對信號進行預處理，經預處理提取的可疑數(shù)據通過無線通信單元傳輸至遠程跌倒監(jiān)控后臺進行最終的分析處理，在檢測到跌倒時系統(tǒng)能夠自動觸發(fā)警報項。
  人體在跌倒過程當中，對象在各個方向上的加速度、速度和位移這三個矢量均會發(fā)生變化。實際上，如果僅根據各方向上的加速度的變化很難全面地分辨出跌倒動作。通過對加速在時間域上進行一次積分求取速度（v），兩次積分求取位移（s），以提高系統(tǒng)的準確性。
通過加速度傳感器采集到的加速度包含受到的地球重力加速度和人體運動引起的加速度這兩部分，并且任何時刻這兩部分都同時存在。以人體運動加速度為依據建立起人體三維動作模型[6]，根據加速度傳感器的三個正交的測量方向可以建立三維坐標系。
  通常正確佩戴好裝置后，對象在處于靜止或是水平勻速運動狀態(tài)下時，Y方向的加速度表現(xiàn)為重力加速度（g），水平方向上的加速度為0。當對象發(fā)生跌倒時，如果只考慮始末狀態(tài)的加速度值的變化，縱向的變化范圍從1g～0g，而水平方向分量（x或z）的變化則是0g～1g。
  構建了基于三維加速度傳感器、微處理器和無線通信模塊為核心的跌倒檢測模塊，能夠較好地區(qū)分日常活動和跌倒事件。