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三轴加速度传感器在跌倒检测中的应用

2014/9/10 16:47:55  来源:中国计量测控网 
字号: 13号字 16号字

  前言

  人们在跌倒后会面临双重危险。显而易见的是跌倒本身可能对人体产生伤害;另外,如果跌倒后不能得到及时的救助,可能会使结果更加恶化。例如,许多老年人由于其身体比较虚弱,自理能力和自我保护能力下降,常常会发生意外跌倒,如果得不到及时的救助,这种跌倒可能会导致非常严重的后果。有资料显示,很多严重的后果并不是由于跌倒直接造成的,而是由于跌倒后,未得到及时的处理和救护。当出现跌倒情况时,如果能够及时地通知到救助人员,将会大大地减轻由于跌倒而造成的危害。

  不仅是对老人,在很多其他情况下,跌倒的报警也是非常有帮助的,尤其是从比较高的地方跌倒下来的时候。比如人们在登山,建筑,擦窗户,刷油漆和修理屋顶的时候。

  这促使人们越来越热衷于对跌倒检测以及跌倒预报仪器的研制。近年来,随着iMEMS?加速度传感器技术的发展,使得设计基于三轴加速度传感器的跌倒检测器成为可能。这种跌倒检测器的基本原理是通过测量佩戴该仪器的个体在运动过程中的三个正交方向的加速度变化来感知其身体姿态的变化,并通过算法分析判断该个体是否发生跌倒情况。当个体发生跌倒时,仪器能够配合GPS模块以及无线发送模块对这一情况进行定位及报警,以便获得相应的救助。而跌倒检测器的核心部分就是判断跌倒情况是否发生的检测原理及算法。

  ADXL3451是ADI公司的一款3轴、数字输出的加速度传感器。本文将在研究跌倒检测原理的基础上,提出一种基于ADXL345的新型跌倒检测解决方案。

  iMEMS加速度传感器ADXL345

  iMEMS 半导体技术把微型机械结构与电子电路集成在同一颗芯片上。iMEMS加速度传感器就是利用这种技术,实现对单轴、双轴甚至三轴加速度进行测量并产生模拟或数字输出的传感器。根据不同的应用,加速度传感器的测量范围从几g到几十g不等。数字输出的加速度传感器还会集成多种中断模式。这些特性可以为用户提供更加方便灵活的解决方案。

  ADXL345是ADI公司最近推出的基于iMEMS技术的3轴、数字输出加速度传感器。ADXL345具有+/-2g,+/-4g,+/-8g,+/-16g可变的测量范围;最高13bit分辨率;固定的4mg/LSB灵敏度;3mm*5mm*1mm超小封装;40-145uA超低功耗;标准的I2C或SPI数字接口;32级FIFO存储;以及内部多种运动状态检测和灵活的中断方式等特性。所有这些特性,使得ADXL345有助于大大简化跌倒检测算法,使其成为一款非常适合用于跌倒检测器应用的加速度传感器。

  本文给出的跌倒检测解决方案,完全基于ADXL345内部的运动状态检测功能和中断功能,甚至不需要对加速度的具体数值进行实时读取和复杂的计算操作,可以使算法的复杂度降至最低。

  中断系统

  图1给出了ADXL345的系统框图及管脚定义。

  

 

  图1 ADXL345系统框图及管脚定义

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