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「数据分析」:摔倒状态下三轴电压的变化与应用笔记

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:当被监测人摔倒时,会产生前向速度的很大变化,反映在加速度传感器上就是X轴电压值的激增和锐减,即小于0.7,或者大于2.6V。按照我们认可的被监测人的状态,根据实测资料使用MATLAB可以获取不同状态时的三轴电压分布,如图6-16~图6-19所示,如图上数据分布情况可知上述分析是正确合理的,以右侧卧倒为例,X轴电压分布在1.2~2.1V内,Y轴电压分布在0.6V~1.1V区间内,Z轴电压分布在1.2~2.1V区间内。

「数据分析」:摔倒状态下三轴电压的变化与应用笔记

为了能够对老人的身体状态进行准确的判断,我们根据需求对老人的身体状态划分为8种,分别为站立、躺下、左侧卧倒、右侧卧倒、倒立、爬行、慢跑和跌倒,利用上述系统采集了大量的身体状态数据,对各个人体状态相对应的电压值进行分类,发现对应每种状态,其电压值有如表6-3分布。

加速度传感器每一轴上的电压值是和这一轴的受力情况相关的。按照终端监测仪的正常佩戴方式,X轴为前后方向,Y轴为左右方向,Z轴为上下方向。当3个方向均不受力时,3个方向上的电压值分布在1.2~2.1V之间。当仅有一个方向受力时,这种情况为站立、躺下、左侧卧倒、右侧卧倒、倒立(紧急情况)、俯卧,此时该方向仅受重力作用。以站立为例,Y、X轴不受任何力的作用,所以仍在1.2~2.1V之间,而Z轴受到重力的作用,且其方向与Z轴的正方向相同,所以其值在2.2~2.7V之间。当处于倒立(紧急情况)状态时,同样Y、X轴不受任何力的作用,仍在1.2~2.1V之间,而Z轴受到重力的作用,且其方向与Z轴的负方向相同,所以其值在0.6~1.1V之间。其他的仅有一个方向受重力作用的情况与上述情况类似。当被监测人处于慢跑状态时,我们经过测试,X、Y轴上由于几乎不受力的作用所以电压变化的范围不大,在1.2~2.1V之间,而Z轴主要在1.2~2.1V区间内变化。当被监测人摔倒(前向摔倒)时,会产生前向速度的很大变化,反映在加速度传感器上就是X轴电压值的激增和锐减,即小于0.7,或者大于2.6V。其他不在上述8种情况范围的状态,我们认为是“未知状态”。按照我们认可的被监测人的状态,根据实测资料使用MATLAB可以获取不同状态时的三轴电压分布(取一百组状态),如图6-16~图6-19所示,如图上数据分布情况可知上述分析是正确合理的,以右侧卧倒为例,X轴电压分布在1.2~2.1V内,Y轴电压分布在0.6V~1.1V区间内,Z轴电压分布在1.2~2.1V区间内。

表6-3 人体状态相应电压值分布

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利用表6-3中的结果,通过对三轴电压值的判断,即可完成对老人的身体状态的判断。在实际的测试中,基于上述方法的检测判断方法取得了满意的识别率。为了延长终端监测仪的电池使用寿命,微处理器完成状态检测后仅在当前的状态和前一次检测的状态不一致时才向协调器发送状态信息。图6-16~图6-19是对几种状态的MATLAB的仿真结果。

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图6-16 站立状态数据描点图(www.xing528.com)

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图6-17 躺下状态数据描点图

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图6-18 右侧卧倒状态数据描点图

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图6-19 慢跑状态数据描点图

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