ما Shaoqing، الشمس Rongxia، ما تشنغ

(كلية الهندسة الكهربائية والمعلومات، جامعة خبى، باودينغ 071000، الصين)

: تصميم القائم على متحكم وسائل الكشف يقع بين كبار السن، وذلك باستخدام التسارع، الدوران استشعار جمع إشارة الأصلي. أداء التكيف تصفية خوارزمية الانصهار البيانات التكميلية، والقضاء على الضوضاء من منظور نطاق التردد. تم تصميم الجهاز لخوارزمية الكشف عن سقوط لحساب كمية صغيرة، وإضافة وسائل GPS لتحديد المواقع وحدة GSM SMS. وقد اظهرت النتائج أن سقوط خوارزمية الكشف عن كمية صغيرة، وانخفاض كاذبة، ويمكن تحديد المواقع بدقة.

: كشف سقوط، تسارع، والاتصالات اللاسلكية

: كود TP212.9 الوثيقة: ADOI: 10.19358 / j.issn.1674-7720.2017.09.029

شكل إشارة : ما Shaoqing، الشمس Rongxia، ما تشنغ متحكم على كبار السن وسائل الكشف عن سقوط [J] ITS APPLICATIONS، 2017،36 (9): 100-102،105.

0 مقدمة

وقد أظهرت الدراسات أن ارتفاع عدد حالات السقوط لدى كبار السن، والنتائج المترتبة على إصابات خطيرة هي السبب الأول للوفاة لدى كبار السن [1]. وأثار احتمال حدوث انخفاضات مع التقدم في السن، إذا الإنقاذ في الوقت المناسب، يمكن أن تقلل بشكل فعال من معدل الوفيات من السقوط لكبار السن [2].

جوانب البحث والتطوير الحالية للنظام الكشف عن سقوط الإنسان، هناك نوعان من التقنيات الرئيسية: تحليل الصور وتحليل تسارع [3]. واستنادا إلى تحليل الصور، ودقة عالية، ولكن الكشف عن خوارزمية مرهقة ومكلفة، وغير مريح للقيام [3]. التحليل القائم على التسارع، وليس فقط تكلفة منخفضة، ولكن لا تقتصر على البيئة، وانخفاض الطاقة، ويسهل حملها [4].

1 تصميم النظام

هذا التصميم يستخدم التسارع ستة محاور، جيروسكوب MPU6050 اكتساب الإشارة الأصلية، وتردد أخذ العينات هو 100 هرتز، خلال حل الموقف، وذلك باستخدام فلتر مكملة لتصفية سابقة التجهيز التي كتبها إشارة التسارع triaxial، إلى تسريع الاصطناعية. من أجل القضاء على التداخل وبدقة كشف سقوط، وتسارع الاصطناعية وزاوية موقف كمبلغ ميزة، وإدخال ثلاث سقوط خوارزمية الكشف. عند الكشف عن السقوط، موقع على الفور موقف كبار السن، وفلاش الحرائق. بعد انتظار لمدة 30 ثانية، إذا لم يكن لدى المستخدم لإلغاء الإنذار، الأصوات الجرس، ورسالة إنذار إلى الهاتف المستهدف، و 120 يدويا. يتم توفير نظام إنذار أيضا المفتاح. الأسرة المستخدم قد الحصول على معلومات الموقع الحالي عن طريق إرسال رسالة نصية إلى الجهاز الحالي المسنين لمنع كبار السن تجولت.

ويشمل نظام الأجهزة وحدة قياس بالقصور الذاتي (وحدة قياس بالقصور الذاتي، IMU)، وحدة GSM / جي بي آر إس، GPS لتحديد المواقع وحدة، وحدة بلوتوث 4.0 إلى وحدة تحكم STM32F103ZET6، وحدة السلطة، وأزرار وما شابه ذلك. نظام كتلة الرسم البياني هو مبين في الشكل (1).

يتم تحديد وحدة القياس بالقصور الذاتي رقاقة InvenSense في MPU6050 التي يمكن الكشف عن ثلاثة محاور التسارع والسرعة الزاوية triaxial، يمكن إخراج الرقمي، ومجموعة قياس من أجهزة الاستشعار هو اختياري. تم تحديد قياس مدى استشعار التسارع إلى 8 ز، يتم تحديد نطاق القياس الدوران إلى 1000 DPS، لتلبية متطلبات النظام. دارة الطرفية هو مبين في الشكل 2. عن طريق الحركة الرقمية داخل الحل موقف رقاقة المعالج، ويقلل كثيرا من صعوبة التنمية.

اختيار وحدة UBLOX NEO6M GPS لتحديد المواقع وحدة، وهي صغيرة الحجم وحدة، وانخفاض استهلاك الطاقة، نجم القدرة على البحث، ويمكن أن تكون متصلا مختلف الهوائي النشط مناسبة لتطبيقها على الأجهزة المحمولة.

GSM / جي بي آر إس وحدة اختيار الشركات الصناعية SIMCOM SIM800 نقل رقاقة رباعية الموجات، لا يمكن أن تتحقق وانخفاض استهلاك الطاقة من الصوت والبيانات. AT الأوامر يمكن أن يقوم بها عدد اتصال المستخدم، استقبال الرسائل القصيرة، وظائف شبكة جي بي آر إس تبدأ.

وحدة بلوتوث 4.0 يختار سلسلة HM13 بلوتوث ينفذ حدة جانبا الأكثر فائدة لنقل البيانات هي بلوتوث انخفاض استهلاك الطاقة. تقنية بلوتوث الطاقة منخفضة يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة للنظام، ومجرد استخدام بطارية لعملة الحجم يمكن ضمان التشغيل العادي لأشهر مثالية للاستخدام في الأجهزة المحمولة.

وتتمثل المهمة الرئيسية هي توفير زر الإنذار اليدوي وإلغاء التنبيه، السلبيات الكاذبة والمغلوطة يدويا من أجل الحد من الخسائر الناجمة عن المستخدم للنظام، وقدمت أيضا مع وظيفة أساسية من التنبيه.

2 سقوط خوارزمية الكشف

2.1 ميزة تجهيزها

خلال حركة استشعار التسارع يقاس X-محور، والتسارع العمودي ومحور Z هم a2x، a2y وA2Z. التوليف التسارع ثلاثة محاور وإعادة تسارع تربيع يصفون. نتج عن حجم التسارع قد تميز كثافة حركة الجسم [5].

حل 2.2 الموقف

عندما يتم تنفيذ البيانات عن طريق الحصول على السرعة الزاوية محلل يتجزأ زاوية موقف الهيئة، ودقة عالية في وقت قصير، ولكن الخطأ الدوران الانجراف هو الحاضر، بعد أن يصبح الخطأ المتراكم حساب لا يتجزأ، مما أدى إلى الدائرة التشبع. بدلا من ذلك حلها باستخدام زاوية موقف التسارع، لا تتراكم الخطأ قياس مدى يزيد وقت [6]. ومع ذلك، فإن أجهزة الاستشعار التسارع عند قياس حركة الإنسان تجلب الضوضاء البيضاء، وانخفاض دقة في غضون فترة زمنية قصيرة.

من خلال التحليل الوارد أعلاه، التردد المنخفض التسارع استجابة ديناميكية هو الأفضل، ولكن ضعف الأداء على ترددات أعلى. الدوران استجابة ديناميكية جيدة، ولكن هناك خطأ الانجراف. لذلك، أثناء استخدام مكمل دمج البيانات تصفية على التكيف الخوارزمية، من وجهة نظر مجال التردد لإزالة الضوضاء، وممارسة مزاياها ومستقرة وموثوق بها زاوية الناتج موقف [7]. مكمل مبدأ تصفية الرسم البياني هو مبين في الشكل (3).

حيث x غير زاوية الموقف، U1 و U2 استشعار الفعلي تأسست في قياس عالية التردد الضوضاء وانخفاض مستوى الضجيج تردد. مستشعر تسارع وتيرة عالية من الضوضاء قدم من قبل مرشح تمرير منخفض لتصفية F1 (ق)، ويتم تصفية الضوضاء المنخفضة التردد من قبل الدوران قدم مرشح ترددات عالية F2 (ق). اثنين من المرشحات وجود خصائص مكملة في مجال التردد، وF1 نقل مرشح وظيفة يرضي (ق) + F2 (ق) = 1.

عملية تصنيف 2.3

من خلال تحليل الجزء السابق، وتصميم خوارزمية الكشف الخريف، المعلمات اختبار للتسارع والموقف زاوية مجتمعة. من أجل فهم التغيرات في تسارع خلال فصل الخريف، وسائل الكشف وضعت على الخصر، ويقع على تقليد اختبار بين كبار السن، والتغيرات تسجيل في اختبار التسارع triaxial. اختيار مجموعة من إجراء الاختبار ممثل البيانات، بالتآمر تحليلها مع Excel. كما هو مبين في الشكل.

كما يتبين من الشكل (4)، عندما يكون الجسم في حالة راحة، تسارع الناتجة من حول 1G. عندما تسقط اختبار، الأول تسارعها النقصان ومن ثم يزيد، واستقر أخيرا قبالة. واستمرت العملية برمتها حوالي 2 ثانية. يمكن الحصول عليها، السقوط هي عملية قصيرة الأجل التي شهدت اختبار انعدام الوزن، والتي لا تزال تضرب ثلاث ولايات.

تقع في أقصى سرعة خلال 2.6g تركيب عموديا، وعينات سبع مرات متتالية في تسريع الاصطناعية من 2.0G. والعينة من زاوية موقف الهيئة، على الأقل بعد سقوط أكبر من القيمة المطلقة من زاوية الموقف 45 درجة.

التناظرية بنفس الطريقة كبار السن المشي العادي، المشي السريع، والجلوس والوقوف، والقفز والجري والأنشطة اليومية الأخرى، في حين أن تسارع المشترك وأخذ العينات زاوية الموقف، ورسم الخرائط، وتحليل [8]، والنتائج المبينة في الجدول 1.

من التحليل السابق، وتسارع الناتجة 6 نقاط متتالية أخذ العينات أكبر من 2.0G كشرط الفرز وسقوط يمكن فصلها عن الممارسة العادية غير شاقة مثل المناطق سيرا على الأقدام. في نفس الوقت يمكنك أيضا تقع مع المشي السريع، الهرولة وغيرها من الدورية منطقة ممارسة التمارين الرياضية منفصلة. من أجل الحد من ايجابيات كاذبة، قد تكون الطبقة دولة ثابتة بعد سقوط كشرط التصنيف. وأخيرا، من خلال تحديد موقف الهيئة، لزيادة خفض معدل ايجابية كاذبة.

3 النتائج التجريبية والتحليل

لاختبار معدل ايجابية كاذبة وزائفة معدل سلبي جهاز كشف سقوط، دعا خمسة متطوعين (العمر: 23 إلى 27 سنة، الطول: 160 ~ 180، 2 الرجال و 3 نساء) وتقليد المشي العادية القديمة، الهرولة المشي والجلوس والجري والقفز وغيرها من أنشطة الحياة اليومية، تم قياس 125 مجموعات من البيانات، كما هو مبين في الجدول 2. أيضا جعل خمسة متطوعين المسنين تقليد الأمام، الى الوراء، اليسار، ويقع إلى اليمين. تم قياس 100 مجموعة من البيانات.

ويمكن أن يرى من الجدول 2، وهي نسبة الخطأ كشف وسائل المشي العادي، والمشي السريع وغيرها من الألعاب الرياضية 0 والقفز والجري وغيرها من الأنشطة البدنية معدل سوء التقدير من 4. وبالنظر إلى عدد قليل من النشاط المكثف كبار السن، في حالة حدوث إجهاض للعدالة، وكبار السن يمكن إلغاء إشارة إنذار يدويا.

عندما اختبار اختبار في التقليد من السقوط بين كبار السن، يقع إلى الأمام أو الخلف، مفقود أقل معدل دقة تردد تصل إلى 92. ولكن في الخريف إلى اليسار أو إلى اليمين، أكثر المفقودين مرات. وذلك لأن اختبار تم محاكاة تقع بين كبار السن، ولكن ايضا في اتجاه السقوط ليس بالمعنى الدقيق للكلمة الاتجاه، لذلك سيكون هناك درجات متفاوتة من المفقودين. بعد الكشف عن الخريف، ويمكن للجهاز تشمل معلومات عن الموقع اختبار أرسل رسالة قصيرة إلى مجمل الهاتف المستهدف.

4 خاتمة

هذا ويعرض ورقة القائم على متحكم وسائل الكشف تقع بين كبار السن، والكشف عن سقوط كبار السن لا يمكن أن يتحقق، وكبار السن باستخدام GPS لتحديد المواقع، في حين نقل رسالة إنذار إلى الهاتف المستهدف. يعني سهلة لتوسيع، ويمكن إضافة إلى الكشف عن غاز قابل للاحتراق، وأجهزة الاستشعار الكشف عن معدل ضربات القلب، ونظام الكشف عن تركيبة صحة المسنين.

مراجع

[1] وانغ جيان محور التسارع MEMS سقوط تصميم الدوائر الكشف على أساس [J] تقنية أتمتة والتطبيقات، 2013،32 (6): 81-84.

[2] شان تونغ لينا، Songquan يونيو، وعناصر التصميم الأخرى تسقط نظام الكشف على أساس استشعار بالقصور الذاتي [J] مجسات و، 2010،29 (8): 117-119.

[3] وانغ، يحرر تشانغ، تصاميم جديدة وتشن [J] تطبيقات الحاسب الآلي، 2012،32 (5) بناء على نظام الكشف عن سقوط الإنسان من أجهزة الاستشعار التسارع triaxial: 1450-1452.

[4] ليو شو تشانغ جين، مارتن وآخرون، تصميم نظام لكشف الجسم موقف شبكات GSM القديمة [J] معلومات البحوث، 2014،40 (6): 65-68.

[5] مين مين قو، ليو جين جون، الهدوء السلبي نموذج كشف التسلل على أساس الاعتراف متعددة لفتة [J] مجسات و، 2015،34 (6): 17-20.

[6] أحد JINQIU، هناك السباحة بنغ فو زونجين بناء على ترشيح التكيف موقف واضح مكمل خوارزمية [J] تقنية التحكم، 2015،34 (4): 24-27.

. [7] دو، تشانغ تشو، وتطبيق ليو ياو كالمان في تصفية الكشف عن موقف الهيئة [J] معهد تشانغتشون للتكنولوجيا (العلوم الطبيعية)، 2015،16 (3): 98-101.

[8] لى يي لو، تشن هونغ بو جيانغ شياو شو، والأخرى التي تعتمد على عصابة التفاعل بين الإنسان والحاسوب الذكية triaxial التسارع يد [J] جامعة قويلين للتكنولوجيا الالكترونية، 2015،35 (5): 412-415.