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4 老人摔倒检测
4．1 检测原理
将三轴加速度传感器的三个坐标分别与人体坐标相对应，x轴代表人体左右方向加速度变化，y轴代表人体前后方向的加速度变化，z轴代表人体垂直方向的加速度变化。当人在站立或行走状态时，z轴的加速度接近g，x轴和y轴加速度接近0。当人体的摔倒过程中，三个轴的加速度及其矢量和会发生变化，通过设定一定的阈值，判断三个轴向的加速度变化，判断老人是否摔倒。
4．2 ADXL345中断
Free_fall：当加速度值低于一定阈值并且持续超过一定的时间时，Free_fall中断置位。
Activity：当加速度值超过一定阈值时，Activity中断置位。
Inactivity：当加速度值低于一定阈值且持续超过一定时间时，Inactivity中断置位。
4．3 检测判断方案
失重检测：人体摔倒的过程中存在失重现象，虽然没有自由落体时失重现象明显，但加速度矢量和也会小于1g，利用Free_fall中断判断人体摔倒过程中的失重过程，将此作为摔倒状态的第一个判断依据。
撞击检测：人体在摔倒时与地面发生撞击，加速度矢量和会产生一个峰值。利用ADXL345的Activity中断来检测。在此需要设置一个时间的阈值，在失重检测与撞击检测之间，设置时间间隔为200 ms，如果在Free_fall中断后200 ms仍会发生Activity中断，认为人体没有摔倒，也可能是因为弯腰动作造成加速度变化。
静止检测：人体摔倒不会马上站起来，会有一点时间的静止状态。由于人体由垂直变为水平，此时加速度的矢量和会小于某个值。利用ADXL345的Inactivity中断来检测。设置Activity中断与Inactivity中断的时间间隔为2 s，在撞击后的3．5 s内应该有静止状态，如果时
间超时还未产生Inactivity中断，认为没有摔倒。
与初始状态比较检测：人体在摔倒之后与站立时的三个轴向的加速度是不同的。为了进一步检测人体是否摔倒，可以取人体摔倒之前的三个轴向的加速度与摔倒后的加速度进行比较，如果各个轴向的加速度之差超过一定的阈值，判断为一次摔倒。
可以根据人体摔倒过程中加速的变化曲线来设定各个阈值。摔倒过程中的加速度变化曲线如图3所示。
4．4 检测方案流程图
摔倒检测方案流程图如图4所示。
5 结语
本文主要以三轴加速度传感器ADXL345为例，介绍了其工作原理，与微控制器的通信方式及接口连接。通过分析得知三轴加速度传感器ADXL345非常适用于检测人体意外摔倒。最后利用ADXL345的内部中断，提出一种检测老人意外摔倒的方案。利用三轴加速度传感器解决老人意外摔倒检测问题有其重要的科研价值和应用意义。 |
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