１＿ｒ丽 ｊ羲字技术 应用研究 基于Ａｎｄｒｏｉｄ的老年人跌倒检测系统研究 马琼华王忠郑晓彬 （四川大学电气信息学院，四川成都６１００６５） 摘要：针对老年人跌倒后得不到及时救助的问题，研究并实现基于Ａｎｄｒｏｉｄ的老年人跌倒检测系统 该系统利用智能手机内置的加速 度传感器，采集运动信息，首次提出运用合加速度幅值面积曲线与拟合曲线间的相似度来区分跌倒与较高强度的日常活动，突破单独使用 一鲫 一瓣 合加速度幅值只能区分较低强度日常行为的瓶颈。系统判定跌倒后，自动将老年人的位置信息以短信发送到监护人的手机上并拨打求救 ｒ．一 ．。．．．．．．．．．．．．．．．． 电话。实验结果表明，该系统能有效地检测跌倒事件，对老年人生命安全保障有重要意义。 关键词：跌倒检测；加速度传感器；ＡｎｄｒＯｉｄ应用；救助 中图分类号：ＴＰ３１９ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ００７．９４１６（２０ｌ７）０２．０１０５．０２ Ｓ： （ｆ 一傩 （２） １引言 数据显示，我国的老龄化问题相当严峻，老年人人身安全也成 为不可忽视的社会问题，跌倒后得不到及时救助酿成的悲剧屡屡 发生【】＇ 。因此，设计一种能够识别跌倒情况并快速报警的检测装 Ｊｆ—ｈ ｔｎ是人体姿态稳定下来所需的时间长度，本文设置为５秒。 （２）Ｎ似度 置尤为重要，面向智能手机的个人紧急救护服务也越来越受到人 们的重视 。 吉 （ａ．一ｂｉ） （３） 其中，ｎＮ采样总数，ａ．Ｎｂ．分别代表拟合曲线和原始曲线上对 当前流行的跌倒检测算法主要有三种［４１，在分析优缺点的基础 应的点值。 上，深人了解跌倒检测算法、Ａｎｄｒｏｉｄ原理和百度地图的基础上，结 从表ｌ可以看出，跌倒时ＭＳＥ值比较高，而慢跑和下楼梯时产生 合老年人求救需求，提出了一种新的设计思路。 的曲线与拟合曲线相差小，因而ＭＳＥ值比较低。本文设定最优阈值 ＭＳＥＴ＝４．５。 ２跌倒算法 ２．１合加速度幅值 ３系统设计与实现 ３．１跌倒检测 合加速度幅值随时间的变化Ａ（ｔ） ｒ——．＝————— ———— Ａ（ｔ）＝４ａ ．， ＋口¨ ＋口 根号下为三轴加速度平方和 （１） ３．１．１传感器数据捕获 Ａｎｄｒｏｉｄ手机内置加速度传感器，可以采集三轴加速度。通过接 表１跌倒、慢跑和下楼梯状态下ＭＳＥ值对比 活动状态 ＭＳＥ特征值 ●●＿ｌＩ●●●ＩＩ＾Ｅ口■“■■¨Ｈ■■■＊■■■（见图１）当合加速度幅值高于某一阈值（本文设定 ＝２０）时，将其 归为“类似跌倒”的动作。但是，这种方法无法籽漫跑、下楼梯等较高强 度的日常活动区分开来。因此，需要进一步处理，寻找新的特征量。 ２．２相似性度量 （１）合加速度幅值面积 跌倒 慢跑 下楼梯 ： ：： ３０．８９ Ｉ ２５．２５ Ｉ ８．８３ Ｉ １９．２７ ０．９８ Ｊ ０．４５ Ｊ Ｉ．４０ Ｊ ２。７１ ｉ．５４ ｌ １．２３ １ ０．８９ Ｉ １．０９ ： ：ｌ两活动状态下的台翔速度曲线 三［ ： 毽立饔释．基壶：躺下 ：上禚端：下｛誊梯 慢鞠 ｊｉ－ｖ 图１人体不同活动状态下的合加速度 收稿日期：２０１７—０２—０６ 作者简介：马琼华（１９９１－－），女，汉族，山西孝义人，硕士，研究方向：现代信号处理。 １０５ 应用研究 ｌ毒 ｐ ｌ与应用 ３．３报警求助 当检测到老年人跌倒时，系统会自动向预先保存的紧急联系人 发送短信并拨打求助电话，其中发送短信和拨号功能需要添加对应 权限。 ４测试结果 瓣一嘶 唆ｊ 蝴 慧 裔鳝 蕊；蹶 （ａ）跌倒 图２系统实现 系统实现界面如图２所示。 经实验论证，整体误报率为１．１ １％，在误差允许的范围内。 ５结语 本文设计并实现了一种基于Ａｎｄｒｏｉｄ的老年人跌倒检测系统， 有效的解决了老年＾跌倒后得不到及时救助的问题。系统利用手机 内置加速度传感器，采集人体运动信息，运用相关算法实现对跌倒 情况的判定，并结合百度地图，对用户自动定位，一旦跌倒发生，系 统自动定位并拨打电话求助。经过多次测试，系统实用可靠，而且成 本低，方便操作，具有广阔的应用前景。 （ｂ）定位 参考文献 ［１］陈雪玉．臧瑾，李泳龙，鲍思成，胡寅．基于Ａｎｄｒｏｉｄ的老年人智能急 Ｊ］．电声技术，２０１５，ｖ．３９；Ｎｏ．３６５０３：２９—３３． 口暴露的回调方法返回一个包含了传感器数据信息的对象，即是三 救装置设计与开发［［２］刘元标，励建安．老年人跌倒与平衡及步态异常［Ｊ］．中国康复理论 轴加速度数值，长度为３。 与实践。２０１２，１８（１）：５－８． ３．１．２跌倒判定 徐光辉，张欢，薛文生．基于加速度特征的人体跌倒检测算 首先很据三个公式计算出相应数值，然后根据最优阈值 ［３］高晓娟， ］．西安工程大学学报，２０１５，０１：９０—９４． Ａ ＝２０，ＭＳＥ ＝４．５可以进行跌倒判定：当Ａ＞２０和ＭＳＥ＞４．５Ｎ时满 法［足时，才判定为跌倒。 ３．２定位 ［４］李冬。梁山．基于加速度传感器的老年人跌倒检测装置设计［Ｊ］．传 感器与微系统，２００８，０９：８５—８８． ５］何小卫。王爱华，马跃．基于ＧＰＲＳ的ＧＰＳ车载终端通信技术研究［０］． Ａｎｄｒｏｉｄ平台提供两种定位技术，一种是基于ＧＰｓ全球定位，一 ［２００８，２８（１１）：２９５２～２９５４． 种是基于网络定位（基于蜂窝或者基于ＷＩＦＩ技术） 】。本文采用百度 计算机应用，６］陆文昌，徐贤，修彩靖．基于ＧＰＳ与ＧＳＭ的交通事故自动呼救系统的 地图ＡｎｄｒｏｉｄＳＤＫ进行定位。首先，需要申请百度地图ＡＰＩＫｅｙ，再去 ［下载开发包并引人工程中；然后设置网络和定位相关权限。 设计［Ｊ］．中全科学学报，２００８，１８（４）：９４－９８． 控盒、单体电台都不可用的情况，则会对管制指挥造成较大的影响， 保证旧的业务板卡仍能正常工作，所以必须做到一视同仁。升级时 因此升级前我们务必反复检查确认备用内话，遥控盒及单体电台能 断开系统与传输设备的所有连接，升级完成后用测试线路进行测 正常使用。并应提前进行数次管制完全使用备用内话对空指挥，对 一…・上接第１０４页 地电话协调的模拟演练，以应对在一个夜间Ｓｃｈｍｉｄ内话 ‘级未完 成，第二天白天只能使用备用内话的极端情况。 在升级过程中或多或少都会遇到不同的问题，有的问题在考虑 若在用席位备用内话对空指挥不可用，协助管制员转移到备用 范围之内，而有的问题却事先没有想过。总的来说珠海进近管制中 席位使用备用内话或遥控盒、单体电台指挥；在用席位备用内话对 心本￣Ｓｃｈｍｉｄ内话的升级和扩容还是比较顺利的。现总结一下升级 地通话异常，协助管制员转移到备用席位使用备用内话进行协调， 过程中遇到的一些问题和解决方案。 若备用内话对地都出现异常，协助管制员使用直拨电话进行协调。 试，正常一路，接回一路。 ２．４需要注意的问题 内话系统的正常运行和传输设备是分不开的，在升级时，新系 ３结语 统可能会对传输设备造成影响，从而影响到其它使用该传输设备的 珠海进近管制中 Ｌ，Ｓｃｈｍｉｄ内话系统服务器的升级和板卡的扩 系统，所以需要在升级时断开与传输端的连接，升级后通过测试线 容项目对空中交通管理服务的进步、飞行流量的扩大以及航空服务 路测试参数正常再将新系统接回。 希望这 由于旧系统运行时间较长，或多或少都会存在板卡老化的问 业的发展有着重大意义。本人在此将这些经验分享给大家，题，建议在系统断电后先将所有旧业务板拔出，席位通信机断电，待 些内容能对有同样设备升级扩容需求的兄弟单位有一定的帮助。限 本文的叙述未免有错漏不周之处，恳请同行 新系统加电后再插回板卡并连接通信机。不排除部分板卡和通信机 于本人知识、经验所限，批评指正。 无法正常使用的情况出现，所以在升级前应准备好充足的备件。 新系统上线后，管制员可能会反映语音信号存在问题，这是正 参考文献 常现象。由于软件版本以及板卡的改变，导致每路信号的参数都需 ［１］余焰．浅析ＳＣＨＭＩＤ内话系统Ｂ版本与Ｃ版本的区别．中国科技投 要重新调整。只要在监控终端上对每块板卡的参数进行调整即可。 资，２０１６． ２．５应急预案 ［２］闫飞龙，张嘉杰．ＳＣＨＭＩＤ和沈阳内话系统对比分析．空中交通。２０１５． 系统升级期问将不提供服务，且升级时间可能较长，一旦出现 ［３］廖芷莹．ＳＣＨＭＩＤ内话系统构建及故障浅析．中国科技博览。２０１１． 升级失败也不能保证一定可以复原到旧版本。若出现备用内话及遥
