基于MEMS慣性傳感器的跌倒檢測及其防護系統(tǒng).pdf

1、學校代碼：10406分類號：TP368.2學號：140408520809南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文碩士學位論文（專業(yè)學位研究生）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：繆軒導師：孫成立副教授申請學位級別：碩士學科、專業(yè)：電子與通信工程所在單位：南昌航空大學答辯日期：2017年6月授予學位單位：南昌航空大學I摘要摘要針對我國老齡化社會未富先老的特點，作為社會重要構成人群老年人的健康也將對國家產生巨大影響，而跌倒會

2、嚴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擔。因此，研究開發(fā)人體跌倒預警及其防護設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)護人已經檢測到跌倒的發(fā)生。此外，在PC端還有能夠對下位機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)能夠實時顯示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)點的設計后，把節(jié)點接上控制舵機部分驅動一個髖關節(jié)安全氣囊，組成跌到檢測及其防護系統(tǒng)。當系統(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，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