一种跌倒预警方法、系统、设备及计算机存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种跌倒预警方法、系统、设备及计算机存储介质，将姿态传感器采集到的人体加速度信号进行滤波处理，依据机体坐标系和世界坐标系的映射关系，以及三轴的欧拉角进行映射矩阵求解，通过三轴原始加速度信号求得合加速度以判断人体是否失重以及失重的程度，设置阈值以判断人体是否为正常失重，进而判断人体是否即将跌倒，以便触发跌倒预警信号。该跌倒预警方法能够有效滤除生活中大量与跌倒行为相似的动作，进而降低跌倒预测误报率，提高准确率，进而通过实时算法分析处理，能够在跌倒前实现效果很好的预测并发出跌倒预警信号通知执行机构进行跌倒及时防护和救助。通知执行机构进行跌倒及时防护和救助。通知执行机构进行跌倒及时防护和救助。

【技术实现步骤摘要】
一种跌倒预警方法、系统、设备及计算机存储介质


[0001]本专利技术涉及跌倒预警
，特别涉及一种跌倒预警方法、系统、设备 及计算机存储介质。

技术介绍

[0002]随着20世纪中期出生高峰的人口陆续进入老年，可以预见，21世纪前期将 是中国人口老龄化发展最快的时期。老年人的出行与日常生活也越来越备受社 会的关注，预防老年人的跌倒更为社会所关心。
[0003]传统的基于加速度信号和姿态角的跌倒预警方法误报率高，往往通过设置 加速度信号阈值和姿态角度阈值，进行跌倒判断，达到预警目的。但该技术方 案判断方式粗暴，虽然能够滤除一些类似跌倒的行为，但是该方案对生活中的 一些动作毫无识别的能力；同时，对传感器的佩戴方向还存在特定的要求，技 术整体误报率较高，佩戴方式受限。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种跌倒预警方法、系统、设备及计算机存储介质， 用以解决无法对生活中大量与跌倒行为相似的动作进行滤除，进而导致跌倒误 报率高、准确率低的问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种跌倒预警方法，包括：
[0006]采集人体运动的三轴加速度信号；
[0007]根据三轴加速度信号确定相应的合加速度值；
[0008]将三轴加速度信号对应的三轴加速度值映射到世界坐标系下；
[0009]确定合加速度值是否小于正常加速度阈值；
[0010]当合加速度值小于正常加速度阈值时，根据世界坐标系下的三轴加速度值 确定人体的竖直位移；
[0011]确定竖直位移是否超过正常位移阈值；
[0012]当竖直位移超过正常位移阈值时，确定人体发生跌倒。
[0013]另一方面，本专利技术实施例提供了一种跌倒预警系统，包括：
[0014]信号采集模块，用于采集人体运动的三轴加速度信号；
[0015]合加速度确定模块，用于根据三轴加速度信号确定相应的合加速度值；
[0016]坐标系映射模块，将三轴加速度信号对应的三轴加速度值映射到世界坐标 系下；
[0017]加速度判断模块，用于确定合加速度值是否小于正常加速度阈值；
[0018]位移确定模块，用于根据世界坐标系下的三轴加速度值确定人体的竖直位 移；
[0019]位移判断模块，用于确定竖直位移是否超过正常位移阈值；
[0020]跌倒预警模块，用于当竖直位移超过正常位移阈值时，确定人体发生跌倒。
[0021]另一方面，本专利技术实施例提供了一种电子设备，包括：
[0022]至少一个处理器；
[0023]与至少一个处理器通信连接的存储器；
[0024]其中存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机指令，计算机指令被 至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行上述的方法。
[0025]另一方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存 储介质中存储有多条计算机指令，多条计算机指令用于使计算机执行上述的方 法。
[0026]有益效果
[0027]本专利技术能够滤除掉生活中大量与跌倒行为相似的动作，如坐下、行走、站 立、弯腰、躺下、蹲起、跳跃等，进而降低跌倒预测误报率，提高准确率，通 过分析大量跌倒行为，找出并提取出跌倒行为的典型特征，并通过算法实时分 析处理，能够在跌倒前实现效果很好的预测并发出跌倒预警信号通知执行机构 进行跌倒及时防护和救助。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术实施例提供的一种跌倒预警方法的流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例提供的一种跌倒预警系统的功能模块图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]现有技术中，专利技术人发现目前判断跌倒主要有以下3中方法：1)基于视频 图像的分析，对象的实时运动由摄像头监测，其不足是不能保证用户的隐私安 全,且使用场景受限，成本昂贵；2)基于声频信号的分析，由分析冲击导致振动 的频率部分判断跌倒事件，但此类设备安装比较复杂，资金投入也比较大；3) 基于穿戴式的装置检测。考虑用户的隐私权和尽可能减少干扰用户生活方式， 穿戴式的装置是最适合的。穿戴式的跌倒检测/监测及报警装置，一般都是基于 惯性传感单元的。目前常见“跌倒报警器”的传感模块一般采用单一的三轴加速度 计，测量精度和数据模态受限，或所采用的阈值算法不够优良，最大的缺陷是 只能实现跌倒报警，即发生跌倒后的报警、求助，而不能做到预判跌到风险并 提醒用户。
[0033]现有专利中，相近的技术方案包括：
[0034]中国专利技术专利201910865163.9公布了一种医疗防跌倒预警装置，包括收紧 圈，所述收紧圈的一侧固定连接有连接块，所述连接块的一侧固定连接有盒体， 所述收紧圈的内侧固定连接有缓冲垫块，并且收紧圈上设置有连接组件，所述 收紧圈上开设有多个通气孔，所述盒体内壁的顶部分别固定连接有蓄电池和警 报器，该专利技术中，收紧圈可以进行尺寸的微调节，使得收紧圈可以适用于部分 的不同大小的患者头部，提醒康复者注意自己的
训练姿势以防止身体倾斜较大 而发生跌倒的现象，同时警报的声音可以提醒身边的看护人员对康复患者的关 注，避免看护人员走神或没有注意时，患者康复训练时身体倾斜角度过大而发 生跌倒的现象，从而提高患者走形康复训练的治疗效果。该专利技术利用人体倾斜 角的大小判断是否发生跌倒，针对正常的弯腰，躺下等大幅度的倾斜角行为动 作无法识别判断，会产生很大误报。
[0035]中国专利技术专利201810134106.9公布了一种老人跌倒预警及定位大数据系统， 该专利技术涉及预防老年人跌倒的安全防护
目的在于提供老人跌倒预警 及定位大数据系统。本专利技术所采用的技术方案是：包括穿戴式信号采集装置和 云端数据分析系统；所述穿戴式信号采集装置包括用于采集使用者步行状态时 脚跟，第二跖骨、趾骨和第一跖骨、趾骨处压力信号的第一压力采集单元、第 二压力采集单元和第三压力采集单元；所述第一压力采集单元、第二压力采集 单元和第三压力采集单元均与本地储存模块连接，所述本地储存模块通过短途 无线通讯单元与使用者的手机连接，所述手机与云端数据分析系统远程通讯连 接。该专利技术虽然在一定程度上能够有效的保障老年人的人身安全，降低了老年 人跌倒的风险，但是在跌倒预警方面没有起到太大的预警效果。例如，当人体 突然坐下双脚离地、原地躺下等行为时，该专利技术算法无法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跌倒预警方法，其特征在于，包括：采集人体运动的三轴加速度信号；根据所述三轴加速度信号确定相应的合加速度值；将所述三轴加速度信号对应的三轴加速度值映射到世界坐标系下；确定所述合加速度值是否小于正常加速度阈值；当所述合加速度值小于正常加速度阈值时，根据所述世界坐标系下的三轴加速度值确定人体的竖直位移；确定所述竖直位移是否超过正常位移阈值；当所述竖直位移超过所述正常位移阈值时，确定人体发生跌倒。2.根据权利要求1所述的一种跌倒预警方法，其特征在于，在根据所述三轴加速度信号确定相应的合加速度值之前，还包括：对所述三轴加速度信号进行滤波处理。3.根据权利要求2所述的一种跌倒预警方法，其特征在于，对所述三轴加速度值进行滤波处理，包括：采用移动平均值滤波器对所述三轴加速度信号进行滤波处理。4.根据权利要求1所述的一种跌倒预警方法，其特征在于，将所述三轴加速度信号对应的三轴加速度值映射到世界坐标系下，包括：获取人体的姿态角；根据所述姿态角确定旋转矩阵；根据所述旋转矩阵将所述三轴加速度信号对应的三轴加速度值映射到世界坐标系下。5.根据权利要求1所述的一种跌倒预警方法，其特征在于，所述世界坐标系下Z轴的加速度值包含重力加速度值，在根据所述世界坐标系下的三轴加速度值确定人体的竖直位移之前，还包括：滤除所述世界坐标系下Z轴的加速中的重力加速度值。6.根据权利要求1所述的一种跌...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁运琨，赵国如，陈强强，皮红英，刁亚楠，禹杰，孙月，胡睿，
申请(专利权)人：中国人民解放军总医院北京三捷欧技医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：