一种防跌倒预警器低功耗实现方法技术

本发明专利技术提供的防跌倒预警器低功耗实现方法，利用运动传感器提供的运动中断和单片机的停机模式的低功耗特性，通过单片机检测运动传感器的运动中断信号，灵活地调整单片机和运动传感器的工作状态，达到降低整机功耗的目的，同时，运动传感器在低功耗模式下，仅以较低采样率对加速度数据采集，一旦检测到加速度超过设定阈值，立即产生运动中断信号，通知单片机监测对象已由静止状态转为运动状态，同时单片机更新运动传感器的配置，使之工作于高速采样状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学
，特别涉及一种防跌倒预警器低功耗实现方法。
技术介绍
研究表明，在65岁以上的老年人中，每年有1次以上跌倒经历的比例高达1/3，其中20％～30％的老人在跌倒事件中会造成擦伤、髋部骨折、头部外伤等；且随着年龄的增加，发生跌到的风险增加。跌倒本身可能对人体产生伤害，如果跌倒后不能得到及时的救助，可能会使结果更加恶化。如何有效检测跌倒、并提供及时的求助信息，显得极为重要；如果能够在跌倒前及时预警，也能避免很多悲剧的发生；如果在发生跌倒过程中，能够有相应的装置提供缓冲，降低跌倒带来的伤害，就能够大大减小跌倒对老人带来的安全威胁。目前，实现跌倒预警的方案主要是通过可穿戴式防跌倒监测系统技术实现对人体姿态的实时监测，检测到跌倒发生后，通过通信模块与专用的服务器端通信，并拨打报警电话、向救护中心和监护人提供跌倒位置、跌倒时间等信息。在实际工程中，由于运动传感器需要实时、高速采样，才能完成对人体姿态的实时监测；而穿戴式设备设计小巧、便携，其电池容量不会太大，使得跌倒预警器的续航时间大大缩短。但实际上，人体大部分时间运动幅度较小、尤其是老年人，如果充分利用主控单片机的低功耗、并合理控制运动传感器的采样频率(运动传感器功耗与采样频率成正相关)：长时间运动幅度小时使用低速采样模式、检测到大幅运动时立即切换为高速采样，就能够大幅延长预警器工作时间，推动防跌倒设备的实用化。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种低功耗控制策略，能够在不影响跌倒检测和预警的前提下，大幅降低整机功耗，以延长预警器的工作时间的防跌倒预警器低功耗实现方法。为实现上述目的，本申请采用下述技术方案：一种防跌倒预警器低功耗实现方法，包括下述步骤：所述防跌倒预警器包括运动传感器、信号连接于所述运动传感器的单片机及与所述运动传感器和单片机电性连接的电源模块，所述运动传感器包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计，所述三轴加速度计用于采集人体X轴加速度、Y轴加速度及Z轴加速度；所述运动传感器还用于将所述三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计采集的数据转换为人体姿态角；所述单片机用于接收所述运动传感器的信息并进行处理，其特征在于，所述防跌倒预警器低功耗实现方法包括下述步骤：步骤S10：初始化单片机及所述单片机对所述运动传感器进行初始化设置；步骤S20：所述单片机发送低功耗命令，使所述运动传感器进入低功耗模式，并判断所述运动传感器是否进入低功耗模式，若判断结果为“是”，进行下一步，若为“否”，返回上一步；步骤S30：所述单片机执行WFI/WFE指令；步骤S40：所述单片机进入停机模式；步骤S50：所述单片机检测所述运动传感器的是否出现中断信号，若“是”进行下一步；若否，返回步骤S40；步骤S60：所述单片机退出停机模式，所述单片机命令所述运动传感器退出低功耗模式；步骤S70：所述单片机命令所述运动传感器中的三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计采集的数据转换成人体姿态角，并将所述X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度合并为合加速度；步骤S80：所述单片机判断所述人体姿态角是否大于第一阈值，若是，进行下一步；若否，则进一步判断在30秒倒计时，是否姿态角及合加速度均未超过对应的阈值，若是返回步骤S30，若否，重复步骤S80；步骤S90：所述单片机进一步判断所述合加速度是否大于第二阈值，若是，进一步判断姿态角是否大于姿态角阈值，若所述姿态角是大于姿态角阈值，所述单片机发送求救命令，若姿态角小于姿态角阈值，进行语音预警；若否，重复该步骤。优选地，所述运动传感器采用的是InvenSense公司的MPU9150传感器。优选地，所述单片机采用的是ST公司的STM32F405RG。优选地，所述单片机对所述运动传感器进行初始化设置包括对所述三轴加速度计基三轴磁力计量程设置及自检测试。优选地，所述单片机发送低功耗命令使所述运动传感器进入低功耗模式包括对所述运动传感器的采样速率、加速度阈值和采样时间的设置。优选地，所述采样频率的取值包括1.25Hz、5Hz、20Hz和40Hz。优选地，所述第一阈值为1.25g，所述第二阈值为4g。优选地，所述防跌倒预警器还包括定位模块，所述定位模块电性连接于所述单片机。优选地，所述定位芯片采用的是和芯星通公司的UM220-III-N。优选地，所述UM220-III-N通过串口与所述单片机相连，其接收配置输出数据速率的命令格式为：“$CFGMSG,msgCLASS,msgID，rate”，其中，rate即为输出速率，为0表示停止输出数据；1表示每秒输出一组数据；10表示每秒输出10组数据。本专利技术采用上述技术方案，其有益效果在于：本专利技术提供的防跌倒预警器低功耗实现方法，利用运动传感器提供的运动中断和单片机的停机模式的低功耗特性，通过单片机检测运动传感器的运动中断信号，灵活地调整单片机和运动传感器的工作状态，达到降低整机功耗的目的，同时，运动传感器在低功耗模式下，仅以较低采样率对加速度数据采集，一旦检测到加速度超过设定阈值，立即产生运动中断信号，通知单片机监测对象已由静止状态转为运动状态，同时单片机更新运动传感器的配置，使之工作于高速采样状态。另外，在停机模式下，当单片机检测到运动传感器运动中断，单片机由停机模式转为工作模式，并依据采样数据进行跌倒检测和判别；在工作模式下，当连续30秒内合加速度低于设定阈值，认为监测对象没有跌到风险，单片机进入停机模式，功耗进一步降低。附图说明图1为本专利技术提供的防跌倒预警器低功耗实现方法的步骤流程图。图2是所述防跌倒预警器的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。请参阅图1，为本专利技术提供的防跌倒预警器低功耗实现方法100的步骤流程图。其中，请参阅图2，所述防跌倒预警器10包括运动传感器11、信号连接于所述运动传感器11的单片机12及与所述运动传感器11和单片机12电性连接的电源模块13，所述运动传感器11包括三轴加速度计110、三轴陀螺仪112、三轴磁力计111，所述三轴加速度计110用于采集人体X轴加速度、Y轴加速度及Z轴加速度；所述运动传感器11还用于将所述三轴加速度计110、三轴陀螺仪112、三轴磁力计111采集的数据转换为人体姿态角；所述单片机12用于接收所述运动传感器的信息并进行处理。上述防跌倒预警器低功耗实现方法100包括下述步骤：步骤S10：初始化单片机及所述单片机对所述运动传感器进行初始化设置；优选地，所述运动传感器采用的是InvenSense公司的MPU9150传感器。可选地，运动传感器MPU9150为InvenSense公司的MPU9250、MPU9255、MPU6050以及MPU6500。优选地，所述单片机采用的是ST公司的STM32F405RG。它提供了三种低功耗模式：睡眠模式、停机模式和待机模式。睡眠模式下仅关闭CPU内核，能够一定程度降低功耗；停机模式下关闭CPU和外设，功耗大大降低；待机模式下功耗进一步降低，但在唤醒后需要重新配置各外设。考虑到唤醒后需执行跌倒检测、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防跌倒预警器低功耗实现方法，所述防跌倒预警器包括运动传感器、信号连接于所述运动传感器的单片机及与所述运动传感器和单片机电性连接的电源模块，所述运动传感器包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计，所述三轴加速度计用于采集人体X轴加速度、Y轴加速度及Z轴加速度；所述运动传感器还用于将所述三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计采集的数据转换为人体姿态角；所述单片机用于接收所述运动传感器的信息并进行处理，其特征在于，所述防跌倒预警器低功耗实现方法包括下述步骤：步骤S10：初始化单片机及所述单片机对所述运动传感器进行初始化设置；步骤S20：所述单片机发送低功耗命令，使所述运动传感器进入低功耗模式，并判断所述运动传感器是否进入低功耗模式，若判断结果为“是”，进行下一步，若为“否”，返回上一步；步骤S30：所述单片机执行WFI/WFE指令；步骤S40：所述单片机进入停机模式；步骤S50：所述单片机检测所述运动传感器的是否出现中断信号，若“是”进行下一步；若否，返回步骤S40；步骤S60：所述单片机退出停机模式，所述单片机命令所述运动传感器退出低功耗模式；步骤S70：所述单片机命令所述运动传感器中的三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计采集的数据转换成人体姿态角，并将所述X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度合并为合加速度；步骤S80：所述单片机判断所述人体姿态角是否大于第一阈值，若是，进行下一步；若否，则进一步判断在30秒倒计时，是否姿态角及合加速度均未超过对应的阈值，若是返回步骤S30，若否，重复步骤S80；步骤S90：所述单片机进一步判断所述合加速度是否大于第二阈值，若是，进一步判断姿态角是否大于姿态角阈值，若所述姿态角是大于姿态角阈值，所述单片机发送求救命令，若姿态角小于姿态角阈值，进行语音预警；若否，重复该步骤。...

【技术特征摘要】
1.一种防跌倒预警器低功耗实现方法，所述防跌倒预警器包括运动传感器、信号连接于所述运动传感器的单片机及与所述运动传感器和单片机电性连接的电源模块，所述运动传感器包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计，所述三轴加速度计用于采集人体X轴加速度、Y轴加速度及Z轴加速度；所述运动传感器还用于将所述三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计采集的数据转换为人体姿态角；所述单片机用于接收所述运动传感器的信息并进行处理，其特征在于，所述防跌倒预警器低功耗实现方法包括下述步骤：步骤S10：初始化单片机及所述单片机对所述运动传感器进行初始化设置；步骤S20：所述单片机发送低功耗命令，使所述运动传感器进入低功耗模式，并判断所述运动传感器是否进入低功耗模式，若判断结果为“是”，进行下一步，若为“否”，返回上一步；步骤S30：所述单片机执行WFI/WFE指令；步骤S40：所述单片机进入停机模式；步骤S50：所述单片机检测所述运动传感器的是否出现中断信号，若“是”进行下一步；若否，返回步骤S40；步骤S60：所述单片机退出停机模式，所述单片机命令所述运动传感器退出低功耗模式；步骤S70：所述单片机命令所述运动传感器中的三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计采集的数据转换成人体姿态角，并将所述X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度合并为合加速度；步骤S80：所述单片机判断所述人体姿态角是否大于第一阈值，若是，进行下一步；若否，则进一步判断在30秒倒计时，是否姿态角及合加速度均未超过对应的阈值，若是返回步骤S30，若否，重复步骤S80；步骤S90：所述单片机进一步判断所述合加速度是否大于第二阈值，若是，进一步判断姿态角是否大于姿态角阈值，若所述姿态角是大于姿态角阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国如，宁运琨，全用奇，李慧奇，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44