14、低功耗物联网跌倒检测设备的硬件/软件协同设计

低功耗物联网跌倒检测设备的硬件/软件协同设计

1 引言

跌倒是老年人面临的一个重大问题，不仅十分常见，而且预防跌倒还能减少养老院的入住率。此外，在癫痫监测单元（EMU）中，尤其是在浴室里，因癫痫发作和非癫痫事件导致的跌倒会对患者造成伤害。过去几年里，人们开发了各种能够预防或检测跌倒的设备，在与服务器的连接协议、功耗管理以及机器学习技术的集成等方面都有不同的改进。

1.1 现有跌倒检测设备的情况

• 多传感器融合 ：一些跌倒检测方法会使用多个传感器，而不仅仅是加速度计。例如，有研究提出使用气压测量的系统，还有人设计了结合陀螺仪、磁力计和加速度计的腕戴式跌倒检测设备，MPU6050传感器也被用于同时提供加速度计和陀螺仪的测量数据。
• 不同的测试位置和通信技术 ：跌倒检测设备在不同的位置进行了测试，如手腕或胸部，并采用了不同的通信技术，如蓝牙、ZigBee或Wi-Fi。例如，有智能按钮系统放置在胸部，通过低功耗蓝牙将加速度计数据发送到安卓手机；还有微控制器通过Wi-Fi与服务器建立连接，报告跌倒事件和电池状态；也有腕戴式可穿戴设备作为ZigBee终端设备连接到基站，与蜂窝网络进行通信。
• 功耗管理 ：为了降低功耗，研究人员探索了各种技术，通常采用中断驱动算法。例如，有腕戴式可穿戴设备利用加速度计产生的中断信号，减少数据处理，从而降低功耗；还有人通过硬件和固件相结合的方法降低功耗，使用更节能的加速度计，并提出根据跌倒指示动态改变采样率的算法。
• 跌倒事件评估技术