摘 要

随着人民生活水平的提高和医疗卫生水平的提高，我国的预期寿命越来越高。在中国，人口老龄化日益严重，老年人的生活质量和健康安全问题已成为我国社会关注的焦点。由于老年人的视力，听力以及平衡协调力都开始下降，所以很容易发生跌倒，而老人各个器官的功能也开始退化，自我恢复能力也大幅下降。如骨折、晕厥或因跌倒造成的其他老年疾病，严重的甚至会导致其死亡。如果没有人在坠落后及时发现它，将导致严重的后果，所以在老人跌倒后对老人及时进行救助至关重要。

本文通过使用eclipse平台开发一款基于安卓的老人跌倒检测软件，通过安卓手机的内置加速度传感器获取老人在行动过程中的数据，然后用设计的跌倒检测算法对加速度传感器获取的数据进行分析，当检测到老人跌倒时，老人的位置信息通过LBS定位技术获取所在的经纬度，然后将获取的地理信息通过百度地图提供的老人位置的地图图片作为参考信息发送给紧急联络人进行报警。

通过对软件进行好需求分析以及对软件系统进行好详细的设计，然后一步步对所设计的功能进行实现，最终完成了老人摔跤监控移动端软件的开发。在测试过程中，在跌倒之后系统会检测出报警并发送短信给紧急联系人，达到了预期的跌倒检测报警功能。

关键词：人口老龄化；加速度传感器；跌倒检测；GPS定位；Android

Abstract

With the improvement of people’s living standards and the improvement of medical and health standards, our country’s life expectancy is getting higher and higher. In China, the ageing of the population has become increasingly serious. The quality of life and health and safety issues of the elderly have become the focus of social concern in our country. As the elderly’s vision, hearing, and balance and coordination have begun to decline, it is prone to falls, and the functions of the elderly’s organs have also begun to degenerate, and self-recovery capacity has also dropped dramatically. Severe illnesses such as fractures, syncope, or other geriatric illnesses caused by falls can even lead to their death. If no one finds it in time after falling, it will lead to serious consequences. Therefore, it is of utmost importance to provide timely assistance to the elderly after the elderly fall.

This article uses the eclipse platform to develop an Android-based fall detection software for the elderly. The built-in acceleration sensor of the Android phone acquires the data of the elderly during the course of action. Then the designed fall detection algorithm is used to analyze the data acquired by the acceleration sensor. When the elderly person falls, the old person's location information acquires the latitude and longitude through LBS positioning technology, and then the acquired geographic information is sent to the emergency contact person through the map of the old person's location provided on the Baidu map as reference information for alarm.

Through a good demand analysis of the software and a detailed design of the software system, and then step by step to achieve the design of the function, the final completion of the elderly wrestling monitoring mobile software development. During the test, after the fall, the system will detect the alarm and send a text message to the emergency contact, achieving the expected fall detection alarm function.

Keywords:Population Aging:Fall Detection:GPS Positioning:Android

目录

第一章 绪论 6

1．1研究背景及意义 6

1．2国内外研究现状 7

1．3本文的主要研究内容 7

第二章 开发环境搭建 9

2.1 Android平台架构 9

2.2 Android开发环境搭建 9

2.2.1开发工具下载 9

2.2.2开发环境配置 10

2.2.3创建并运行AVD 10

第三章 需求分析与系统设计实现 11

3．1老人摔跤监控移动端软件系统功能需求 11

3．2老人摔跤监控移动端软件系统性能需求 11

3.3老人摔跤监控移动端软件统详细设计 12

3.3.1系统总体模块功能概述 12

3.4核心模块实现方法 15

3.4.1跌倒检测模块 15

3.4.2数据处理模块 16

3.4.3报警处理模块 16

3.5本章小结 17

第四章 跌倒检测方法分析 18

4.1跌倒原因及跌倒动作行为分析 18

4.1.1老年人跌倒原因分析 18

4.1.2 跌倒动作行为分析 18

4.2跌倒检测算法设计 18

4.2.1确定阀值 18

4.2.2跌倒检测算法实现 19

第五章 定位方法 20

5.1基于Android平台的定位方法 20

5.2系统实现 20

5.3本章小结 21

第六章 系统测试 22

6.1运行测试 22

6.2各模块功能测试 22

第七章 总结与期望 24

7.1总结 24

7.2展望 24

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1．1研究背景及意义

随着中国经济水平的发展和医疗卫生水平的提高，我国人均寿命越来越高，导致老年人口的增加。据统计，2000年中国60岁及以上老年人口已达1.3亿，老年人口数量还在继续增加。在中国，人口老龄化日益严重，老年人的生活质量和健康安全问题已成为我国社会关注的焦点。^[1]

在今天的中国，虽然人民的经济水平有了很大的提高，但大多数人都过着小康的生活。但人们也对生活有了更多的要求，车子房子成了人们生活中的必备品，在追求美好生活的过程中，生活压力逐渐增加。为了能有更多的收入，年轻人大多离开家乡去经济水平更高的一线二线城市工作，几乎所有的时间都在花在工作上，甚至节假日都在加班，根本没有时间照顾老人，这就导致了我国农村以及小城市的空巢老人越来越多，而这些老人的健康问题成了这些年轻人最担心的事情。因此，监护老人健康的需求日益提高。

由于老年人的视力，听力以及平衡协调力都开始下降，所以很容易发生跌倒，而老人各个器官的功能也开始退化，自我恢复能力也大幅下降。如骨折、晕厥或因跌倒造成的其他老年疾病，严重的甚至会导致其死亡。^[2]而如今中国许多老人独居在家中，或者外出时跌倒，在当今社会环境中大多数人看到老人跌倒害怕碰瓷都不敢伸以援手，如果没有人在坠落后及时发现它，将导致严重的后果。据统计，美国平均每年有1,800名老人由于摔倒而直接造成死亡。

因此，老年人的跌倒检测问题是保护老年人健康的重要一步。老人倒下后，他们可以及时发送帮助信息。也是保障老人生命安全的重要举措。随着科学技术的发展，我们已经可以实现通过随身携带的设备对人体的行为状态进行监控，通过特定的跌倒检测算法对老人的运动情况进行识别，当老人跌倒时，及时的进行报警，这可以减少老年人跌倒时对老年人造成的伤害。同时，也为远在国内的儿童提供了一种方式，让他们了解老年人在家中的危险情况，并在老人摔倒时及时寻求帮助。随时的了解老人的身体状况，减少子女对老人独自在家的担心以及老人跌倒时的危险。

随着计算机技术和通信技术的迅速发展，智能手机也在普通人的生活中流行起来。医疗等相关产品都广泛的运用了相关技术，但是在关于老人健康安全保障方面的产品却发展缓慢。^[3]所以，由于我国人口老龄化日益严重，此课题旨在开发一款基于安卓手机的老人摔跤监控移动端软件，在老人摔倒的情况下，会提醒一位老年监护人，并及时向老人提供帮助。本软件依托于有加速传感器的安卓手机，通过安卓手机采集用户运动中的各类信息，并由软件内部特定的跌倒检测算法对老人的运动状态进行监控，准确确定老人跌倒时是否跌倒。

1．2国内外研究现状

随着人口老龄化的加剧，独居老人的健康和安全已成为一个重要问题。以前许多报警系统都是需要按键才能报警，但是老人在跌倒以后常常会昏迷，所以需要老人跌倒后自己按键的报警系统就有很大的风险。跌倒检测能够在老人发生跌倒行为之后及时的发出报警，让人知道老人发生了跌倒行为需要帮助，这对保障老人的生命健康有极大的意义。所以，跌倒检测技术在当今社会也越来越重要，国内外也对跌倒检测技术有了许多研究成果，这些成果主要有：

1.手动按键报警系统

这种报警系统需要使用的老人在发生跌倒行为之后手动按键报警，这就需要老人能够在家有一定的自主生活能力，而且在发生跌倒后老人没有陷入昏迷，能够自己按下报警键才能顺利的进行报警。所以这就使老人在日常生活中还存在有很大的安全隐患，如果老人摔倒后无法行动或者陷入昏迷，无法自行启动报警设备按报警按钮关闭报警功能。

2.通过视频信息检测跌倒的报警系统

在使用时，将摄像头安装在老人易发生摔倒的地方，对老人的活动进行监控，通过视频图像检测设备实时对老人的活动进行捕捉，当图像信中老人的身体移动和姿态变化不正常的话，系统会检测到老人跌倒并实现自动报警。但是这种报警系统具有区域局限性，局限于视频能够监控到的区域，而且也使老人的生活隐私没有了保障。

3.穿戴式跌倒检测设备

穿戴式跌倒检测设备主要通过在身上穿戴装有传感器的装备，传感器对老人的行为状态进行感知，通过传感器接收到的数据判断老人的行为状态，如果老人发生跌倒，则传感器会通过感知到的数据判断老人发生跌倒并进行报警。老人跌倒后，该装置具有自动报警功能，但老人必须随时佩戴跌倒检测装置。比如每次换衣服之前都得脱下设备然后再穿上，这就对老人的生活造成了诸多不便，放慢已经很慢的老年人的生活节奏。

1．3本文的主要研究内容

这篇文章主要是基于Android手机开发的一款可以检测老年人跌倒的手机终端软件，通过Android手机内置的加速度传感器来收集老年人在行动过程中的数据^[4]，然后，通过计算分析所收集的数据以获得关于老年人行为的信息。当老人发生跌倒时，手机会播放音乐进行报警，并给老人的紧急联系人发短信求助，短信内容包括老人事先自定义的求助内容以及 GPS定位的老人所在的位置信息。主要研究重点为老年人手机跌倒检测软件，实现以下功能：

1.自定义紧急联系人以及短信内容，当检测到老人发生跌倒后，如果三十秒后老人没有点取消发送短信则给紧急联系人发送求助短信。

2.自定义跌倒检测的灵敏度，老人可以自定义检测跌倒时的灵敏度，灵敏度越高，则对加速度变化越敏感，当加速度变化达到那个该灵敏度所设置的阀值则判定为老人跌倒。

3.GPS定位，通过老年人GPS定位时位置，通过短信发送到紧急联系人，以方便老年人紧急联系。

第二章 开发环境搭建

2.1 Android平台架构

安卓是一款移动端的操作系统，它由谷歌公司开发，基于Linux内核和其他开源软件的修改版本，它主要用于各种移动设备。安卓操作系统最初在2007年推出，2008年9月安卓操作系统第一次用于商用设备，后面又经过更新有了几个主要版本。谷歌专门开发了一套软件与安卓相关联，其中包括用于Gmail和Google搜索等服务的核心应用程序，以及应用程序商店和数字分发平台Google Play及相关开发平台^[5]。自2011年以来安卓成为了全世界最受欢迎的操作系统，并且在2013年开始在平板电脑上使用。安卓操作系统在2017年5月拥有的月活跃用户已经超过20亿，安装基数在所有操作系统中是最大的。此外，Android的源代码不包含某些硬件组件所需的常用专有设备驱动程序。因此，包括Google自己在内的大多数Android设备最终都会提供免费和开放源代码以及专有软件的组合。在手机软件技术飞速发展的今天，安卓也在不断更新新版本来适应新的环境，所以我们在开发安卓应用时，首先要进一步了解安卓平台系统架构，将安卓开发环境搭建好，才能减少在开发应用程序过程中出现的问题。^[6]

2.2 Android开发环境搭建

安卓应用程序对开发所处的操作系统没有要求，它可以在所有操作系统上进行开发，而开发老人摔跤监控移动端软件在Windows 10 平台进行开发，下面是在Win10平台下搭建安卓应用开发环境的介绍。

2.2.1开发工具下载

开发Android应用程序所需的工具如表2-1所示：

表2-1 开发工具下载表

1. 1）JDK是所有进行JAVA开发的程序员所必须的软件开发工具包，JDK是JAVA开发的核心，他包括了JAVA开发所必须运行环境、工具以及基础类库。^[7]在本软件的开发过程中我们主要使用JAVA语言，而JDK提供了进行JAVA项目所必须的运行环境和开发环境，所以在进行安卓应用程序开发之前，需要先安装JDK来满足JAVA语言所需的开发环境和运行环境。^[8]
2. Eclipse，Eclipse是用来开发JAVA项目的开发平台，虽然还有其他的开发环境可以进行JAVA语言开发，但谷歌公司只给Eclipse提供了ADT插件来进行安卓项目的开发，所以本次老人摔跤监控移动端软件使用eclipse作为开发环境。^[9]

3)Android SDK，在Android SDK之中有许多我们进行安卓项目开发所必须使用到的工具，比如Android SDK Manager,AVD Manager,emulator还有DDMS，在进行安卓项目开发时，SDK是不可或缺的，本文使用Android SDK 7.0版本来进行老人摔跤监控移动端软件的开发。^[10]

1. ADT，ADT是Eclipse平台上Android项目开发所需的插件，必须先安装好ADT插件，这样才能使Eclipse连接到Android SDK，才能够在Eclipse中用安卓模拟器调试程序。

2.2.2开发环境配置

在下载和安装完所有开发安卓项目所需要的工具以后，还要对环境进行配置，具体操作如下:

1. JDK配置,用鼠标右键点击计算机然后选择属性并在系统变量中将PATH的值设定为JDK和JRE文件中bin文件的目录路径。然后新建CLASSPATH变量，将其值定义为tools.jar以及lib文件的目录名。在完成配置之后，在命令行输入查看JDK版本的命令java-version，如果该命令能够正常运行，则说明JDK配置成功。^[11]
2. Eclipse配置，在Eclipse上开发安卓项目之前，必须先安装ADT插件，以便使用Eclipse进行安卓开发，下载最新的ADT压缩包并在Eclipse的帮助选项中选择下载新软件，在开发工具栏选择脱机安装ADT，然后将下载好的ADT文件导入到Eclipse中，同意协议后完成ADT的安装，再重启Eclipse，Eclipse配置完成。

2.2.3创建并运行AVD

在完成了Eclipse开发安卓项目所需的各种配置以后，为了方便开发者在自己电脑上进行程序的运行，开发者可以自己选择并配置虚拟机。开发之可以通过AVD管理来创建虚拟设备，并且能够在许多类型的设备中进行选择，根据自己的需要定义设备各种属性，比如屏幕内存等，然后点击确定完成操作，经过以上步骤，已经成功新建了一个AVD，当AVD运行成功后，则Eclipse进行Android开发的环境已经搭建成功，我们可以开始进行老人摔跤监控移动端软件的开发。

第三章 需求分析与系统设计实现

3．1老人摔跤监控移动端软件系统功能需求

1.定位功能

如果无法获取老人跌倒的位置信息，则紧急联系人在收到求助短信之后无法知道老人的位置导致救助时间缓慢甚至救助失败，所以定位功能是必不可少的，在空旷的室外通过GPS卫星定位，速度快切精准，在室内或遮盖物密集的地方,通过WLAN或移动网络(3G/2G)确定的位置（也称作AGPS），辅助GPS定位。百度地图提供有移动客户端开发简单且占用内存小的Android平台定位软件开发工具包，所以老人地理信息的获取通过百度地图提供的老人摔倒位置周围的建筑图片信息作发送给紧急联系人进行报警，让紧急联系人知道老人跌倒所在位置的信息。^[12]