LabView基于三轴加速度计的跌倒监测研究+电路图(2)
1.3 本人研究方向及所做工作本次研究主要以ARM7 系列的 STM32 为核心，对佩戴于腰间的三轴加速度计 ADXL345 输出的加速度数据进行采集，经无线传输芯片 CC2430传输至上位机， 然后在上位机中对信号进行处理和比较， 辅助相应算法实现人体跌倒的识别，并在发生跌倒时实现报警。检测过程框图如图1-1。研究的内容包括——掌握利用三轴加速度计信号进行跌倒监测的原理； 掌握以 STM32为核心的信号采集，以 CC2430 为核心的无线传输原理，进行相关电路设计和软件编程。系统模块由加速度采集单元、微处理器单元、无线通信单元以及远程跌倒监控平台等构成。通过将运动过程和人体的形态变化相结合的方法，利用三轴加速度计对人体加速度信号进行采集，检测被监测者是否发生跌倒。本文主要内容如下：（1）跌倒检测方案设计对典型特征信号进行分析，包括正常走动、跑步、躺倒、跌倒冲击等特征。从总体上进行跌倒检测方案设计， 绘制流程框图， 从总体上把握跌倒的识别方法。（2）系统总体设计根据典型特征信号的要求， 选择装置电路板元器件， 进行电路板的功能设计，绘制原理图。（3）特征信号采集设计特征信号采集试验，进行系统总体设计。利用实验装置进行特征信号采集试验。将得到的数据提取到计算机上，绘制特征曲线，进行分析。（4）特征信号识别分析典型人体状态的特征曲线， 设计针对跌倒的识别方案源]自{优尔^*论\文}网·www.youerw.com/ ， 并进行程序编写，在装置和上位机分别实现识别功能，进行结果显示。
2 跌倒检测和无线传输模块方案分析2.1采用加速度进行跌倒检测研究的可行性分析随着老龄化社会的到来，老年人跌倒现象变得愈加突出，所以寻找一种对老年人跌倒后进行快速检测和发现的方法可谓是迫在眉睫。 对于跌倒检测的方法有许多种，包括视频检测、声学检测以及基于穿戴设备式跌倒检测。鉴于视频检测和声学检测工作比较复杂，成本比较高，所以本次研究采用穿戴设备式跌倒检测——即将设备穿戴在腰间， 运用加速度计来检测运动过程中加速度变化并经过信号处理进行判定人体处于何种状态。这种方法能将信号采集、处理、判定、传输等功能模块集中在很小的设备中，不论是检测还是携带都是非常方便的。坐标系选择时,根据研究对象所提取的加速度特征,将加速度向量变化投影到X,Y,Z轴上， 以X轴对应人体的前后向水平轴, Y轴对应人体左右侧向水平轴,Z 轴对应人体直立时的垂直轴, X、Y、Z 轴相互正交,任意空间方向上的矢量变化均可以分解成 X、Y、Z 三个方向上的分量变化[7]。当人在站立时 ，Z 轴的加速度值约为 1g，X 轴、Y 轴的加速度值约为 0，当人体发生跌倒时,由于重心改变, Z 轴加速度值将会减小,当人体由垂直变为水平状态时,Z 轴加速度值变为 0, X 轴和 Y 轴中的一个轴或两个轴的加速度值也会同时有相应变化。2.2 典型特征信号分析本次研究考虑几种加速度特征：ADL(正常活动)、跌倒。其中 ADL 中包括跑步、快速坐下、缓慢坐下、走步、躺下等。在跌倒过程中，由于重心的突然改变，所以 X、Y、Z 轴的加速度有非常明显的变化，尤其是x 轴与合加速度都将会有一个比较高的加速度峰值。在走动、坐下以及躺下的过程中，X、Y、Z 轴加速度都不会太大：走动、直线跑步时，Y 轴加速度值基本不变，为 0g 左右；坐下和向床上躺下时，X、Y、 Z轴加速度都有较小的起伏变化。
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