基于 WSN 的室内人员定位与跌倒检测系统.pdf

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1、92基于WSN的室内人员定位与跌倒检测系统基于WSN的室内人员定位与跌倒检测系统ndoorIoacliztionandFallDetectionSystemonWSN王继文于军琪水博(西安建筑科技大学信息与控制工程学院，陕西西安710055)摘要为了减少跌倒对老年人造成的意外伤害，基于无线传感网络(WSN)，提出了一个具有室内人员定位和跌倒检测功能的无线监控系统。通过对人体跌倒过程的分析，利用三轴加速度传感器采集人体运动参数，并使用阈值法实现了跌倒检测；定位系统采用三边测距一质心定位算-法，跌倒发生后启动定位系统，并将报警信息和跌倒后的位置信息发送至监

2、控中心和监护人手机上。经过试验验证，系统具有较高的准确性和可靠性。关键词：无线传感网络，跌倒检测，定位，远程监控AbstractThispaperproposesawirelessmonitoringsystemwhichisbasedonwirelesssensornetwork，andhasthefunctionofindoorpersonallocationandfalldetection．Thoughresearchingthebehavioralcharacteristicsoffall，usetriaxialaccelerometercap

3、turehumanmotionparameters．andusingthethresholdmethodtoachieveafalldetection．Positioningsystemusingtrilat—eralranging—centrOidlocalizationalgorithm，positioningsystemautomaticallystartsafterafallOCCURS，locationandalarminfor—mationcanbesentedtomon．itoringcenterandguardianSphoneKeyw

4、ords：10T，Homecare，Remotecontro1．Embeddedsystem老人在跌倒后，不能得到及时救护，延误最佳救助时机，后监控中心和移动终端接收来自无线传感网络发送来的数据，提果不堪设想。因此，开发出一个集成了跌倒监测与定位功能的监醒监护人对求救者进行救助。控系统具有重要的意义。根据信号采集的方法来分类，跌倒检测2算法与实现系统可以分为三类：基于视频的跌倒检测系统、基于声光学的跌2．1无线传感网络倒检测系统、基于穿戴式传感器的跌倒检测系统[1]。本文采用可从数据传输速率和设备利用率方面考虑，系统选用网状网穿戴式的跌倒检测系统，系统

5、可以做到实时监测。络[4]。按照节点在系统中的功能，无线传感网络节点主要分为两1系统设计种类型：协调器节点与路由节点。网关节点为协调器节点，而系本系主要由三大部分组成：感知区域无线传感网络节点、网统其他节点为路由节点。按照节点在定位系统中的功能，层节点关节点和应用层的上位机监控中心与移动终端，如图1所示。感又可分为未知节点(BlindNode)、参考节点(ReferenceNode)知区域无线传感网络节点主要包括：佩戴在老年人身上的监测和汇聚节点(SinkNode)]，其中，网关为汇聚节点。节点和布置在室内的参考节点。佩戴在老年人身上的监测节点2-2跌

6、倒监测是由ZigBee无线模块和三轴加速度传感器组成，三轴加速度跌倒可以认为是在突发或者无意识情况下，身体由站立或传感器监测人体在跌倒过程中产生的加速度值，通过预先设定者平坐姿态向躺倒姿态的转变_6]。其中重力在整个身体姿态转的检测算法实现跌倒报警功能，该节点还可以实现手动报警，参变过程中是一项比较重要的因素，判断X、Y、Z三个方向上的加考节点主要负责传递求助信号和与定位计算相关的信号；网关速度就成为判断是否跌倒的一个重要参考依据。节点是监控中心、GSM网络和无线传感网络信息汇集的接口；本文使用加速度向量幅值法作为判断人体跌倒的方法，利用传感器检测三个

7、正交方向的加速度值，通过公式SVMoc=、／十十即可得到振动的幅值，加速度幅值可以反映出人体监运动的剧烈程度，其值越大说明人体运动越剧烈。通过对振动的控由大小设置阈值，当振动超过阈值后就可以认为是发生跌倒。在计心算中不对三个方向的加速度分别设置阈值。是因为跌倒过程差I别较大，对总体取值更符合实际情况。公式中ax、a、az为加速度传感器的X、Y、Z三轴输出，单位为g。采用此方法的优点在于将空间三个方向加速度合为一个矢量，当跌倒发生时，可以忽略跌倒的方向，因为无论从哪个方向跌倒，其值均会超过阈值。人体跌倒过程合加速度曲线如图2所示。从图2中可以分析出人体跌

8、倒过程主要分为以下几个部分：①失重过程，人体在跌倒过程是处于自由落体过程，合加速度会持续降低，