基于MEMS慣性傳感器的跌倒檢測及其防護系統(tǒng).pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號：TP368.2學(xué)號：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及其防護系統(tǒng)碩士研究生：繆軒導(dǎo)師：孫成立副教授申請學(xué)位級別：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摘要摘要針對我國老齡化社會未富先老的特點，作為社會重要構(gòu)成人群老年人的健康也將對國家產(chǎn)生巨大影響，而跌倒會

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的負(fù)擔(dān)。因此，研究開發(fā)人體跌倒預(yù)警及其防護設(shè)備對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，通過這幾個模塊的組合構(gòu)成了一個跌倒檢測下位機節(jié)點。我們通過MEMS慣性傳感器來采集人體運動數(shù)據(jù)，結(jié)合由多次人

3、體跌倒實驗得出的跌倒時加速度、姿態(tài)角等特征，經(jīng)過充分分析比對后得出合理的姿態(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的地理位置信息提取后加入到短信格式中，在跌倒時通過GSMGPRS模塊發(fā)送出去，告知其監(jiān)護人已經(jīng)檢測到跌倒的發(fā)生。此外，在PC端還有能夠?qū)ο挛粰C傳感器傳來的運動數(shù)據(jù)進行顯示、分析、處理的上位機人體慣性數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示9軸數(shù)據(jù)的波形曲線，同時具

4、有運動數(shù)據(jù)的存儲和回放功能。在完成了跌倒檢測節(jié)點的設(shè)計后，把節(jié)點接上控制舵機部分驅(qū)動一個髖關(guān)節(jié)安全氣囊，組成跌到檢測及其防護系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)的跌倒檢測算法檢測到跌倒即將發(fā)生時，MCU給舵機發(fā)送信號驅(qū)動舵機上的刺針刺破氣瓶使得系在人體腰間的氣囊快速充氣，在人體著地時保護人體髖關(guān)節(jié)，減少跌倒時地面對人體的沖擊。跌倒檢測裝置的核心在于摔倒的檢測算法，摔倒檢測算法是需要以大量跌倒實驗為基礎(chǔ)，通過人體慣性傳感器采集跌倒實驗中的跌倒數(shù)據(jù)特征，再對加速度