發布日期：2022-10-09 點擊率：66
加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備。加速力就是當物體在加速過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，是由陀螺儀(角速度傳感器)的改進的。另一種就是線加速度計。
加速度傳感器會接受外界傳遞的物理性輸入，通過感測器轉換為電子信號，再最終轉換為可用的信息。主要感應方式是對微小物理量的變化進行測量，再通過電壓信號來表示這些變化量。
基于MEMS技術的數字輸出的三軸加速度傳感器具有±2g，±4g，±8g，±16g可變的測量范圍；最高13b分辨率測量；固定的4mg／LSB靈敏度；3mm×5mm×1mm超小封裝；40～145μA超低功耗；標準的I2C或SPI數字接口；32級FIFO存儲；以及內部多種運動狀態檢測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的加速度傳感器。
將三軸加速度傳感器的三個坐標分別與人體坐標相對應，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。當人在站立或行走狀態時，z軸的加速度接近g，x軸和y軸加速度接近0。當人體的摔倒過程中，三個軸的加速度及其矢量和會發生變化，通過設定一定的閾值，判斷三個軸向的加速度變化，判斷老人是否摔倒。
三軸加速度傳感器中斷
Free_fall：當加速度值低于一定閾值并且持續超過一定的時間時，Free_fall中斷置位。
Activity：當加速度值超過一定閾值時，Activity中斷置位。
Inactivity：當加速度值低于一定閾值且持續超過一定時間時，Inactivity中斷置位。
檢測判斷方案
失重檢測：人體摔倒的過程中存在失重現象，雖然沒有自由落體時失重現象明顯，但加速度矢量和也會小于1g，利用Free_fall中斷判斷人體摔倒過程中的失重過程，將此作為摔倒狀態的第一個判斷依據。
撞擊檢測：人體在摔倒時與地面發生撞擊，加速度矢量和會產生一個峰值。利用三軸加速度傳感器的Activity中斷來檢測。在此需要設置一個時間的閾值，在失重檢測與撞擊檢測之間，設置時間間隔為200ms，如果在Free_fall中斷后200ms仍會發生Activity中斷，認為人體沒有摔倒，也可能是因為彎腰動作造成加速度變化。
靜止檢測：人體摔倒不會馬上站起來，會有一點時間的靜止狀態。由于人體由垂直變為水平，此時加速度的矢量和會小于某個值。利用三軸加速度傳感器的Inactivity中斷來檢測。設置Activity中斷與Inactivity中斷的時間間隔為2s，在撞擊后的3．5s內應該有靜止狀態，如果時間超時還未產生Inactivity中斷，認為沒有摔倒。
與初始狀態比較檢測：人體在摔倒之后與站立時的三個軸向的加速度是不同的。為了進一步檢測人體是否摔倒，可以取人體摔倒之前的三個軸向的加速度與摔倒后的加速度進行比較，如果各個軸向的加速度之差超過一定的閾值，判斷為一次摔倒。
可以根據人體摔倒過程中加速的變化曲線來設定各個閾值。
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。通過分析得知三軸加速度傳感器非常適用于檢測人體意外摔倒。最后利用三軸加速度傳感器的內部中斷，提出一種檢測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問題有其重要的科研價值和應用意義。
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