基于慣性傳感器的跌倒防護(hù)氣囊系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著我國進(jìn)入人口結(jié)構(gòu)老齡化階段，老年人的身體健康已成為影響社會(huì)發(fā)展的一大因素。據(jù)衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)，跌倒已經(jīng)成為導(dǎo)致我國居民傷害死亡的第四大因素，其中最嚴(yán)重的是由跌倒引起的髖關(guān)節(jié)的損傷，并且老年人跌倒死亡率也隨年齡的增加而急劇上升。跌倒嚴(yán)重時(shí)可直接導(dǎo)致老年人死亡，輕者也可能導(dǎo)致其身體殘疾，同時(shí)也會(huì)影響其身心健康。在這種背景下，研究和開發(fā)出一種可以有效保護(hù)老年人身體不受跌倒損傷的安全氣囊系統(tǒng)是很有必要的。本文的主要工作如下所示：
　　1．對(duì)

2、現(xiàn)有的跌倒檢測(cè)算法進(jìn)行研究，確定了使用慣性傳感器來進(jìn)行老人跌倒防護(hù)氣囊系統(tǒng)的跌倒檢測(cè)部分的設(shè)計(jì)，并對(duì)慣性傳感器進(jìn)行了研究，確定了適合安全氣囊的跌倒檢測(cè)算法。
　　2．使用一款商用的慣性傳感組件Xsens進(jìn)行了跌倒實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，分別采集了人體右小腿，右大腿，腰部和胸部四個(gè)部位8個(gè)不同動(dòng)作的慣性數(shù)據(jù)，并通過Matlab進(jìn)行處理和分析，找出了慣性傳感器的人體最佳穿戴部位是腰部，并找出了可以區(qū)分跌倒和人體正常動(dòng)作的相關(guān)參數(shù)為合成加速度、合成角

3、速度和人體姿態(tài)角。最后確定其合成加速度的閾值是5m/s/s、合成角速度的閾值為30deg/s,人體的角度閾值為20deg。
　　3．本系統(tǒng)采用集成了三軸加速度計(jì)，三軸陀螺儀和三軸磁強(qiáng)計(jì)的慣性傳感芯片MPU9150作為人體慣性數(shù)據(jù)采集的核心芯片；采用MSP430F2418PM單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的主控芯片；采用TR213舵機(jī)控制氣瓶對(duì)氣囊進(jìn)行充氣。使用Altium Designer進(jìn)行了硬件電路圖和PCB的設(shè)計(jì)和繪制，使用I