基于MEMS慣性傳感器的跌倒檢測(cè)及其防護(hù)系統(tǒng).pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號(hào)：TP368.2學(xué)號(hào)：140408520809南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位研究生）基于MEMS慣性傳感器的跌倒檢測(cè)及其防護(hù)系統(tǒng)碩士研究生：繆軒導(dǎo)師：孫成立副教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科、專業(yè)：電子與通信工程所在單位：南昌航空大學(xué)答辯日期：2017年6月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)I摘要摘要針對(duì)我國(guó)老齡化社會(huì)未富先老的特點(diǎn)，作為社會(huì)重要構(gòu)成人群老年人的健康也將對(duì)國(guó)家產(chǎn)生巨大影響，而跌倒會(huì)

2、嚴(yán)重威脅老年人的身體健康。老年人一旦發(fā)生跌倒，將直接危害到生命安全以及加重家庭和社會(huì)的負(fù)擔(dān)。因此，研究開發(fā)人體跌倒預(yù)警及其防護(hù)設(shè)備對(duì)于減少由跌倒帶來的損害具有重要意義。系統(tǒng)采用STM32F405RG為主控芯片，MPU9150九軸傳感器為MEMS慣性傳感器，SIM900A作為GSMGPRS通訊模塊，UM220作為GPSBD定位模塊，通過這幾個(gè)模塊的組合構(gòu)成了一個(gè)跌倒檢測(cè)下位機(jī)節(jié)點(diǎn)。我們通過MEMS慣性傳感器來采集人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，結(jié)合由多次人

3、體跌倒實(shí)驗(yàn)得出的跌倒時(shí)加速度、姿態(tài)角等特征，經(jīng)過充分分析比對(duì)后得出合理的姿態(tài)角和合加速度的閾值。從而系統(tǒng)能夠在跌倒發(fā)生后人體著地前發(fā)出跌倒預(yù)警，MCU把GPS模塊采集到的跌倒時(shí)的地理位置信息提取后加入到短信格式中，在跌倒時(shí)通過GSMGPRS模塊發(fā)送出去，告知其監(jiān)護(hù)人已經(jīng)檢測(cè)到跌倒的發(fā)生。此外，在PC端還有能夠?qū)ο挛粰C(jī)傳感器傳來的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析、處理的上位機(jī)人體慣性數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)顯示9軸數(shù)據(jù)的波形曲線，同時(shí)具

4、有運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和回放功能。在完成了跌倒檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)后，把節(jié)點(diǎn)接上控制舵機(jī)部分驅(qū)動(dòng)一個(gè)髖關(guān)節(jié)安全氣囊，組成跌到檢測(cè)及其防護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)的跌倒檢測(cè)算法檢測(cè)到跌倒即將發(fā)生時(shí)，MCU給舵機(jī)發(fā)送信號(hào)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)上的刺針刺破氣瓶使得系在人體腰間的氣囊快速充氣，在人體著地時(shí)保護(hù)人體髖關(guān)節(jié)，減少跌倒時(shí)地面對(duì)人體的沖擊。跌倒檢測(cè)裝置的核心在于摔倒的檢測(cè)算法，摔倒檢測(cè)算法是需要以大量跌倒實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過人體慣性傳感器采集跌倒實(shí)驗(yàn)中的跌倒數(shù)據(jù)特征，再對(duì)加速度