基于慣性傳感器的跌倒防護氣囊系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著我國進入人口結(jié)構(gòu)老齡化階段，老年人的身體健康已成為影響社會發(fā)展的一大因素。據(jù)衛(wèi)生部統(tǒng)計，跌倒已經(jīng)成為導致我國居民傷害死亡的第四大因素，其中最嚴重的是由跌倒引起的髖關(guān)節(jié)的損傷，并且老年人跌倒死亡率也隨年齡的增加而急劇上升。跌倒嚴重時可直接導致老年人死亡，輕者也可能導致其身體殘疾，同時也會影響其身心健康。在這種背景下，研究和開發(fā)出一種可以有效保護老年人身體不受跌倒損傷的安全氣囊系統(tǒng)是很有必要的。本文的主要工作如下所示：
　　1．對

2、現(xiàn)有的跌倒檢測算法進行研究，確定了使用慣性傳感器來進行老人跌倒防護氣囊系統(tǒng)的跌倒檢測部分的設(shè)計，并對慣性傳感器進行了研究，確定了適合安全氣囊的跌倒檢測算法。
　　2．使用一款商用的慣性傳感組件Xsens進行了跌倒實驗設(shè)計，分別采集了人體右小腿，右大腿，腰部和胸部四個部位8個不同動作的慣性數(shù)據(jù)，并通過Matlab進行處理和分析，找出了慣性傳感器的人體最佳穿戴部位是腰部，并找出了可以區(qū)分跌倒和人體正常動作的相關(guān)參數(shù)為合成加速度、合成角

3、速度和人體姿態(tài)角。最后確定其合成加速度的閾值是5m/s/s、合成角速度的閾值為30deg/s,人體的角度閾值為20deg。
　　3．本系統(tǒng)采用集成了三軸加速度計，三軸陀螺儀和三軸磁強計的慣性傳感芯片MPU9150作為人體慣性數(shù)據(jù)采集的核心芯片；采用MSP430F2418PM單片機作為數(shù)據(jù)處理和舵機驅(qū)動的主控芯片；采用TR213舵機控制氣瓶對氣囊進行充氣。使用Altium Designer進行了硬件電路圖和PCB的設(shè)計和繪制，使用I