1.3、藍(lán)牙4.0模塊——CC2540

數(shù)據(jù)傳輸模塊采用的是藍(lán)牙4.0技術(shù)，它將傳統(tǒng)藍(lán)牙，高速藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙三種規(guī)范結(jié)合在一起，其中藍(lán)牙4.0技術(shù)最大的特點(diǎn)是運(yùn)行功耗和待機(jī)功耗特別低，一顆CR2025電池可以供BLE4.0設(shè)備使用1年之久。本系統(tǒng)采用德州儀器CC25402.4GHz功率藍(lán)牙系統(tǒng)單晶片，內(nèi)部嵌入了一顆增強(qiáng)的8051內(nèi)核，32MHz的運(yùn)行速率，8KB的RAM以及高達(dá)256KB的FLASH，可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和手機(jī)數(shù)據(jù)傳輸功能。

2、跌倒檢測(cè)算法

2.1、算法設(shè)計(jì)

跌倒是指突發(fā)、不自主的、非故意的體位改變，倒在地上或更低的平面上。人體在跌倒瞬間，身體的加速度和角度在水平和垂直方向都會(huì)發(fā)生巨大的變化。人體的日常生活活動(dòng)有很多種，為簡(jiǎn)化問(wèn)題，我們主要考慮以下幾種形式：①走路、②起立坐下、③跑、④上下樓梯、⑤原地跳、⑥彎腰，這些也最容易和跌倒行為混淆。本文研究如何有效地將人體跌到行為與日常活動(dòng)區(qū)分開來(lái)。

跌倒裝置的安裝位置也很重要，它影響整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性。實(shí)驗(yàn)顯示本裝置配戴在腰部最合適，因?yàn)檠炕顒?dòng)范圍和頻率比較小，而手部和上肢活動(dòng)范圍較大，且腰部舒適度比較好，方便檢測(cè)。同時(shí)在該系統(tǒng)中，人體的三維空間姿態(tài)如圖3所示，向右為X軸，向上為Z軸，垂直與紙面向外為Y軸。

圖3 ?人體三維空間姿態(tài)

設(shè)X軸方向的加速度為ax，Y軸方向的加速度為ay，Z軸方向的加速度為az，則合加速度為a=ax+ay+az，為：

SVM表示人體加速度向量幅值，是區(qū)分人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重要參數(shù)，SVM越小，人體運(yùn)動(dòng)越平緩，SVM越大，人體運(yùn)動(dòng)越激。當(dāng)人體跌倒時(shí)，人體和地面接觸有一個(gè)撞擊階段，此時(shí)加速度會(huì)達(dá)到峰值，比一般的行為更加明顯，因此可以用閾值法來(lái)判斷跌倒的發(fā)生。

從圖5向后跌倒三軸合加速度曲線可以看出，老人跌倒在撞擊地面階段合加速度值達(dá)到峰值3g并在跌倒后合加速度值又迅速回落到1g。較之于圖5日常行為的合加速度曲線發(fā)現(xiàn)：坐下起立、走路、上下樓梯、彎腰的合加速度最大不超過(guò)2g；跑步和原地跳的合加速度比較大，最高接近3g。

圖5 ?向后跌倒合加速度曲線

為了設(shè)定閾值的大小來(lái)區(qū)分跌倒和ADL行為，設(shè)置判定閾值TH1為2.5g，這樣大部分ADL行為都可以分辨出來(lái)，所以當(dāng)SVM》TH1時(shí)，可以設(shè)定為疑似跌倒。然而跑步和跳的運(yùn)動(dòng)幅度較大，其合加速度幅值和跌倒的合加速度相似，兩者容易混淆。故采用單一的和加速度閾值判斷具有單一性。為提高檢測(cè)精度，降低誤判率，引入陀螺儀的角度參數(shù)作為二次判斷。