吴典聪

（郑州市第四中学，郑州 450000）

1 老人跌倒实时监测的意义

人口的老龄化，社会经济的飞速发展，社会压力的增大，很多年轻人背井离乡到大城市谋求发展，将更多地时间投入到自身的工作中，这些因素都致使我国空巢老人的问题日益严重，对老人尤其是无人照顾的空巢老人的健康监护俨然成为当今社会的一个不可忽视的问题。

2016年全国疾病监测系统发布的数据结果显示：60岁及以上老人发生跌倒后的死亡率高达45%。跌倒事故对老人的身体健康是一种极大的威胁，老人在跌倒后往往会导致身体机能严重受损，更有甚者会失去生命，因此在众多老人健康监护的行为中，对老人跌倒的监测尤为重要。有效的预防老人跌倒，在跌倒事件发生后进行及时的医疗救助对老人的晚年健康生活有着相当重大的意义。

2 智能手机传感器

随着传感器技术的发展，手机已经不仅仅局限于通信功能，其功能变得越来越强大。目前智能手机在网上购物、多媒体播放、行为识别、在线支付等方面有着广泛的应用。Android智能手机配备的传感器包括光线传感器、加速度传感器、角速度传感器、距离传感器、磁场传感器、指南针等，由于本文跌倒检测算法只用到了智能手机的加速度传感器与角速度传感器，所以这里就不对其他传感器做更多的介绍。

2.1 加速度传感器

加速度传感器是用来检测手机加速事件的传感器，返回值是手机三个坐标上的加速度值，图1标识了智能手机的x、y、z三轴方向。需要注意的是，加速度传感器的数值包含了地心引力的影响，当我们将手机平放在桌面时，加速度传感器x轴与y轴的加速度值默认为0，z轴的加速度值默认为地球的重力加速度g——9.81，单位是m/s2，同时用户可以根据自身的需求设置最合适的传感器采样频率。

目前，智能手机的加速度传感器越来越多地使用到如计步器等的行为识别方面，只是因为加速度传感器能最直接的反应人体运动姿态的变化，当人体改变自身的运动状态，例如从步行到慢跑，反映到加速度传感器的信号上就是有一个突然变化的幅度。

图1 智能手机加速度传感器

2.2 角速度传感器

角速度传感器又叫做陀螺仪，测量的是手机角速度大小，角速度传感器读取的原始数据是手机三个轴的旋转角速度，单位是rad/s。目前手机角速度传感器主要应用于手机游戏与导航等方面，在行为识别方面，角速度传感器主要辅助加速度传感器来辨别人体移动方向。

3 跌倒检测系统

人体的每一项活动都是一种行为模式，都有自己的行为特征，如果我们选取人们日常生活中的一些主要活动例如步行、慢跑、跌倒等作为我们需要识别的行为模式。这些活动的发生都会伴随着身体加速度与角速度的变化，且它们有各自变化的规律，如果找到那些它们特有的规律，那么我们便能准确地识别这些不同的行为模式。

图2 跌倒检测系统流程图

初步设想整个跌倒检测系统的实现需要两部分构成，如图2所示。第一部分是系统的训练阶段，在训练阶段也就是选取日常生活中的主要活动，采集各种活动的加速度与角速度数据，然后进行数据的分析处理并选取特征值，选取的多个特征值构成整个训练集进而生成训练模型，最终通过训练模型为依据进行实时监测老人的状态信息。另一部分就是系统的测试，老人在使用手机过程中，智能手机实时检测手机各个方向上的加速度和角速度值，也就是特征值。如果特征值的大小和之前的训练模型相符，这时系统就会判断老人是否发生了跌倒，进而会采取紧急情况，智能手机会自动通知老人的家属或者自动拨打紧急电话。由于本人能力有限，在本文中针对老人跌倒实时监测系统只是做了一个大致设想与方案简介，对于系统的实现希望在以后的学习中能够完成。

4 结束语

本文针对老人跌倒后不能得到及时的医疗救助而产生的严重后果这个问题，考虑到智能手机在生活中的普及，基于智能手机的特点，提出了一个基于智能手机加速度传感器和角速度传感器监测老人跌倒的方案。该方案中可以对老人的姿态信息进行实时监测，如果老人发生跌倒可以自动进行发送求助信息。