基于三軸加速度傳感器的老人摔倒檢測
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4 老人摔倒檢測
4．1 檢測原理
將三軸加速度傳感器的三個坐標(biāo)分別與人體坐標(biāo)相對應(yīng)，x軸代表人體左右方向加速度變化，y軸代表人體前后方向的加速度變化，z軸代表人體垂直方向的加速度變化。當(dāng)人在站立或行走狀態(tài)時，z軸的加速度接近g，x軸和y軸加速度接近0。當(dāng)人體的摔倒過程中，三個軸的加速度及其矢量和會發(fā)生變化，通過設(shè)定一定的閾值，判斷三個軸向的加速度變化，判斷老人是否摔倒。
4．2 ADXL345中斷
Free_fall：當(dāng)加速度值低于一定閾值并且持續(xù)超過一定的時間時，F(xiàn)ree_fall中斷置位。
Activity：當(dāng)加速度值超過一定閾值時，Activity中斷置位。
Inactivity：當(dāng)加速度值低于一定閾值且持續(xù)超過一定時間時，Inactivity中斷置位。
4．3 檢測判斷方案
失重檢測：人體摔倒的過程中存在失重現(xiàn)象，雖然沒有自由落體時失重現(xiàn)象明顯，但加速度矢量和也會小于1g，利用Free_fall中斷判斷人體摔倒過程中的失重過程，將此作為摔倒?fàn)顟B(tài)的第一個判斷依據(jù)。
撞擊檢測：人體在摔倒時與地面發(fā)生撞擊，加速度矢量和會產(chǎn)生一個峰值。利用ADXL345的Activity中斷來檢測。在此需要設(shè)置一個時間的閾值，在失重檢測與撞擊檢測之間，設(shè)置時間間隔為200 ms，如果在Free_fall中斷后200 ms仍會發(fā)生Activity中斷，認為人體沒有摔倒，也可能是因為彎腰動作造成加速度變化。
靜止檢測：人體摔倒不會馬上站起來，會有一點時間的靜止?fàn)顟B(tài)。由于人體由垂直變?yōu)樗剑藭r加速度的矢量和會小于某個值。利用ADXL345的Inactivity中斷來檢測。設(shè)置Activity中斷與Inactivity中斷的時間間隔為2 s，在撞擊后的3．5 s內(nèi)應(yīng)該有靜止?fàn)顟B(tài)，如果時
間超時還未產(chǎn)生Inactivity中斷，認為沒有摔倒。
與初始狀態(tài)比較檢測：人體在摔倒之后與站立時的三個軸向的加速度是不同的。為了進一步檢測人體是否摔倒，可以取人體摔倒之前的三個軸向的加速度與摔倒后的加速度進行比較，如果各個軸向的加速度之差超過一定的閾值，判斷為一次摔倒。
可以根據(jù)人體摔倒過程中加速的變化曲線來設(shè)定各個閾值。摔倒過程中的加速度變化曲線如圖3所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/159395.htm
4．4 檢測方案流程圖
摔倒檢測方案流程圖如圖4所示。
5 結(jié)語
本文主要以三軸加速度傳感器ADXL345為例，介紹了其工作原理，與微控制器的通信方式及接口連接。通過分析得知三軸加速度傳感器ADXL345非常適用于檢測人體意外摔倒。最后利用ADXL345的內(nèi)部中斷，提出一種檢測老人意外摔倒的方案。利用三軸加速度傳感器解決老人意外摔倒檢測問題有其重要的科研價值和應(yīng)用意義。
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