加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備。加速力就是當(dāng)物體在加速過(guò)程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速度傳感器有兩種：一種是角加速度計(jì)，是由陀螺儀(角速度傳感器)的改進(jìn)的。另一種就是線加速度計(jì)。

　　加速度傳感器會(huì)接受外界傳遞的物理性輸入，通過(guò)感測(cè)器轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，再最終轉(zhuǎn)換為可用的信息。主要感應(yīng)方式是對(duì)微小物理量的變化進(jìn)行測(cè)量，再通過(guò)電壓信號(hào)來(lái)表示這些變化量。

　　基于MEMS技術(shù)的數(shù)字輸出的三軸加速度傳感器具有±2g，±4g，±8g，±16g可變的測(cè)量范圍；最高13b分辨率測(cè)量；固定的4mg／LSB靈敏度；3mm×5mm×1mm超小封裝；40～145μA超低功耗；標(biāo)準(zhǔn)的I2C或SPI數(shù)字接口；32級(jí)FIFO存儲(chǔ)；以及內(nèi)部多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)和靈活的中斷方式等特性。這些特性使其成為一款非常適合用于摔倒檢測(cè)的加速度傳感器。

　　將三軸加速度傳感器的三個(gè)坐標(biāo)分別與人體坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)，x軸代表人體左右方向加速度變化，y軸代表人體前后方向的加速度變化，z軸代表人體垂直方向的加速度變化。當(dāng)人在站立或行走狀態(tài)時(shí)，z軸的加速度接近g，x軸和y軸加速度接近0。當(dāng)人體的摔倒過(guò)程中，三個(gè)軸的加速度及其矢量和會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)設(shè)定一定的閾值，判斷三個(gè)軸向的加速度變化，判斷老人是否摔倒。

　　三軸加速度傳感器中斷

　　Free_fall：當(dāng)加速度值低于一定閾值并且持續(xù)超過(guò)一定的時(shí)間時(shí)，F(xiàn)ree_fall中斷置位。

　　Activity：當(dāng)加速度值超過(guò)一定閾值時(shí)，Activity中斷置位。

　　Inactivity：當(dāng)加速度值低于一定閾值且持續(xù)超過(guò)一定時(shí)間時(shí)，Inactivity中斷置位。

　　檢測(cè)判斷方案

　　失重檢測(cè)：人體摔倒的過(guò)程中存在失重現(xiàn)象，雖然沒(méi)有自由落體時(shí)失重現(xiàn)象明顯，但加速度矢量和也會(huì)小于1g，利用Free_fall中斷判斷人體摔倒過(guò)程中的失重過(guò)程，將此作為摔倒?fàn)顟B(tài)的第一個(gè)判斷依據(jù)。

　　撞擊檢測(cè)：人體在摔倒時(shí)與地面發(fā)生撞擊，加速度矢量和會(huì)產(chǎn)生一個(gè)峰值。利用三軸加速度傳感器的Activity中斷來(lái)檢測(cè)。在此需要設(shè)置一個(gè)時(shí)間的閾值，在失重檢測(cè)與撞擊檢測(cè)之間，設(shè)置時(shí)間間隔為200ms，如果在Free_fall中斷后200ms仍會(huì)發(fā)生Activity中斷，認(rèn)為人體沒(méi)有摔倒，也可能是因?yàn)閺澭鼊?dòng)作造成加速度變化。

　　靜止檢測(cè)：人體摔倒不會(huì)馬上站起來(lái)，會(huì)有一點(diǎn)時(shí)間的靜止?fàn)顟B(tài)。由于人體由垂直變?yōu)樗�平，此時(shí)加速度的矢量和會(huì)小于某個(gè)值。利用三軸加速度傳感器的Inactivity中斷來(lái)檢測(cè)。設(shè)置Activity中斷與Inactivity中斷的時(shí)間間隔為2s，在撞擊后的3．5s內(nèi)應(yīng)該有靜止?fàn)顟B(tài)，如果時(shí)間超時(shí)還未產(chǎn)生Inactivity中斷，認(rèn)為沒(méi)有摔倒。

　　與初始狀態(tài)比較檢測(cè)：人體在摔倒之后與站立時(shí)的三個(gè)軸向的加速度是不同的。為了進(jìn)一步檢測(cè)人體是否摔倒，可以取人體摔倒之前的三個(gè)軸向的加速度與摔倒后的加速度進(jìn)行比較，如果各個(gè)軸向的加速度之差超過(guò)一定的閾值，判斷為一次摔倒。

　　可以根據(jù)人體摔倒過(guò)程中加速的變化曲線來(lái)設(shè)定各個(gè)閾值。

　　本文主要以三軸加速度傳感器為例，介紹了其工作原理，與微控制器的通信方式及接口連接。通過(guò)分析得知三軸加速度傳感器非常適用于檢測(cè)人體意外摔倒。最后利用三軸加速度傳感器的內(nèi)部中斷，提出一種檢測(cè)老人意外摔倒的方案。利用三軸加速度傳感器解決老人意外摔倒檢測(cè)問(wèn)題有其重要的科研價(jià)值和應(yīng)用意義。

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