论文总字数：29986字

摘 要

近年来，老年人的健康问题成了一个突出问题。老年人的日常生活中，跌倒是最常见的事故，若得不到及时的救助会给老年人甚至社会造成严重后果。因此，研发出能及时发现老年人跌倒和报警的系统成为了一种社会需要。

本文通过对人体日常活动行为与跌倒之间的分析，发现人体在跌倒时加速度和倾角会发生明显变化，并通过比较基于阈值和基于模式识别这两种检测方法，设计了一款基于加速度及倾角的阈值跌倒检测系统。该系统是以腰部为采集点，通过传感器采集人体的加速度及倾角数据，并利用阈值检测算法对老人是否跌倒做出判断，一旦检测到老人跌倒，蜂鸣器发出警报声并在一段时间内触发GPS获取当前位置，然后使用GSM模块将跌倒信息及当前位置经纬度发送给系统预存联系人，以便于及时救助。

通过对系统整体的测试，该系统对跌倒检测的识别率较高，并能在检测到跌倒后启动蜂鸣器和发送报警信息，达到预期目标。

关键词：跌倒检测 阈值 加速度传感器

Design of Fall Alarm for the Elderly (Software)

Abstract

Recently, the health care of the elderly when they live alone has become a prominent problem. In the daily life of the elderly, fall is the most common accident, and failure to receive timely assistance after falling down will bring permanent damage to the elderly's body or even loss of their life. Therefore, it has become a social need to develop an Internet of things system that can timely detect falls of the elderly and provide alarm and emergency services.

In this paper, based on the analysis of the relationship between human daily activities and falls, we found that the acceleration and inclination of the human body will change obviously when falling. Then we compared the advantages and disadvantages of the two detection methods based on threshold and pattern recognition, and finally design a fall detection system based on acceleration and inclination threshold. The system is worn on the waist of the elderly, and the acceleration and inclination data of the human body are collected by sensors. Then the threshold algorithm to determine whether the elderly fall or not. Once a fall is detected, the buzzer sounds an alarm and if the user does not press the cancel button for a period of time, GPS gets the current location information and the GSM module sends the fall information and the current position latitude and longitude to the system pre-stored contacts. In this way, the elderly can get timely assistance. At the end, according to the overall test of the system, it is proved that the system has a high recognition rate for the fall detection and can send the alarm message.

Keywords: fall detection; Threshold algorithm; Acceleration sensor;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景及意义 1

1.2研究现状 2

1.2.1基于视频图像的跌倒检测系统 2

1.2.2基于穿戴式的跌倒检测系统 2

1.2.3 基于音频的跌倒检测系统 3

1.3论文的主要工作 3

第二章 跌倒与跌倒检测算法 4

2.1人体日常活动 4

2.1.1 行走 5

2.1.2 跑步 5

2.1.3 平躺 6

2.2跌倒 7

2.2.1 加速度的变化 7

2.2.2 角度的变化 8

2.3跌倒检测算法 9

2.3.1基于模式识别的方法及特点 9

2.3.2基于阈值的方法及特点 10

2.4 本文的算法 11

2.4.1 跌倒算法的设计 11

2.4.2 阈值的选取 14

第三章 跌倒检测系统的整体设计 17

3.1系统硬件的整体设计 17

3.2系统的各模块 17

第四章 系统软件设计 19

4.1 开发环境 19

4.2 系统软件的整体设计 20

4.3 stm32的初始化 21

4.4 跌倒检测模块的程序设计 22

4.4.1 ADXL345的初始化 22

4.4.2 ADXL345与单片机的通信 23

4.4.3 基于SMV与角度的阈值跌倒检测算法 25

4.5定位模块的程序设计 27

4.5.1 GPS原理 27

4.5.2 GPS模块的初始化 27

4.5.3 GPS数据的解析 28

4.6 报警模块 30

4.6.1 声光报警 30

4.6.2 无线通信报警 31

第五章 系统测试 35

5.1 实验方法 35

5.2 评价指标 36

5.3 结果与分析 37

第六章 总结与展望 39

6.1 论文工作总结 39

6.2 未来展望 39

参考文献 41

致谢 43

第一章 绪论

1.1课题背景及意义

根据中国老年保健协会发布的报告显示，2000年至2018年, 我国60岁及以上老年人口从1.26亿人增加到2.49亿人, 占总人口比重从10.2%上升到17.9%，中国正式进入老龄社会, 老年健康服务发展面临着严峻挑战^[1]。基于这种趋势，许多国家正在采取相应的老龄化政策，即为了寻求改善老年人的生活质量的机会，随着他们年龄的增长，保障他们的健康与安全。

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