基于加速度传感器的老人跌倒检测基本系统.docx

高级操作系统期末论文题目 基于加速度传感器老人跌倒检测报警系统基于加速度传感器老人跌倒检测报警系统摘要：在社会逐步走向老龄化今天，独自生活老年人行动安全已经成为社会关键问题。以前大多数报警系统多采取按键式报警方法，实际上，明年人摔倒时，常常失去自我意识，所以单纯依靠老年人摔倒后主动触发报警含有一定风险。伴随开源Android平台移动终端操作系统推出，这一系统含有广泛兼容性，为了降低老年人因跌倒造成身心伤害，利用目前android手机集成加速度传感器进行人体跌倒检测，当检测到人体发生跌倒时对老人目前位置进行定位并调用SMS将摔倒信息和位置信息发送到预先设置紧急联络人手机，能够提升老年人摔倒报警正确性。关键词：加速度传感器;跌到检测;定位;SMS Abstract:Today, gradually aging society, the elderly living alone safety has become an important problem of social action. Before most of the alarm system use touch-tone phones more alarm way, in fact, when people fall next year, often lose consciousness, so rely on initiative to trigger the alarm after the elderly fall have a certain risk. As open-source Android platform of mobile terminal operating system, the introduction of the system have a wide range of compatibility, in order to reduce the physical and mental damage caused by the fall in the elderly, using the current Android integration acceleration sensor falls for human detection, when the detected human body fall occurs on the current position of the old man to locate and invoke the SMS will fall information and location information sent to the preset emergency contact phone, can improve the accuracy of the elderly fall alarm.Keywords：acceleration sensor; detect; location;SMS1序言1.1 研究背景及意义伴随中国人口老龄化趋势，怎样照看老年人成为社会各界关注问题。再加上现在“空巢老人”现象已经成为人口老龄化一个社会问题，引发了社会各界高度关注。跌倒对于老年人来说是一项重大威胁，怎样正确检测出跌倒并立即发出报警求援信息，使老年人跌倒伤害降到最低，是人体健康监护领域中很含有研究价值问题。所以，开发含有便携性、高精度性、实时性和自动报警功效无线跌倒检测系统，在人体发生跌倒行为时，第一时间检测出并发出警报信息进行求援，是整个社会需要。传统跌倒检测技术在设备、场景等方面含有较大不足，伴随人工智能、无线通信、微电子技术和生理信号检测和处理等技术发展，使得人体运动状态信息检测取得帮助。伴伴随科技进步，移动终端已经成为了每一个现代人生活中所必不可少基础用具。现阶段无线宽带网络迅猛发展也悄然地改变着大家生活方法。现在网络已经能够很好地满足用户对于高速移动数据需求，从而促进手持设备向智能化、多媒体化发展。另外Android系统架构及开发原理使它成为目前手持设备中含有可移植操作系统。当然，更为关键是Android开源性降低了其开发成本，Android使用Java作为程序开发语言，为用户所提供大量程序组件，用户能够直接在这些组件基础上构建自己开发程序。现在移动终端中也集成了多个传感设备，经过对外界改变立即获取，计算出加速度、地理位置、身体情况等所需信息。本文利用加速度传感器，开发出基于AndroidApp，对老年人活动信息进行检测，在检测到异常情况时做出报警处理，使得老年人能够得到立即有效救助，避免严重后果发生。1.2 中国外研究现实状况跌倒检测系统是一个个人远程监护系统，保护了老年人群健康和安全，它能够有效检测老年人是否发生跌倒并立即报警。所以，跌倒检测技术愈发受到社会各界重视。从现今中国外研究结果来看，相关老年人摔倒时进行报警方法种类繁多，依据各项产品在研发和使用中得到摔倒信息形式和起源不一样，关键方法能够分为以下几类：1.老年人自主开启摔倒报警系统设备要求老年人摔倒时自主报警，所以使用者必需含有一定程度自救能力和自主活动能力，而且只有在该用户摔倒时，保持清醒才能确保报警功效顺利实施。所以这也存在着很大安全隐患:假如使用者因为摔倒对身体机能造成损伤，失去了自我开启设备行动能力，无法立即按下报警按钮，这种设备就将失去它报警功效。2.利用视频图像信息检测摔倒报警系统在使用时，能够设置在老年人易发生摔倒地方，这种报警方法关键是利用视频图像检测设备实时捕捉老年人活动，当老年人在图像信息中出现非正常情况下身体移动或位置姿态改变时，检测摔倒行为发生，实现自动报警。它有利于老年人身体自由活动，不过使用含有空间上不足。而且这种摔倒报警系统使用，还有可能侵犯老年人隐私。本文采取基于AndroidApp，只需要在老人手机上安装上软件进行对应简单设置，就能够实现检测和报警。2软件设计及分析2.1总体设计基于Android平台开发老人跌倒检测报警系统关键用来对人体跌倒进行识别和报警，关键功效包含，经过获取到加速度值和角速度值进行判别跌倒是否发生并用折线图对加速度改变实时信息进行动态显示，使用baidu地图定位功效获取到老人跌倒时所处位置，用户需要进行紧急联络人设置方便检测到跌倒发生时系统进行自动报警，检测到跌倒时将用户位置和摔倒信息以短信发送到紧急联络人手机上。该系统中跌倒识别是一个难点，只进行加速度和角速度阈值设定方法 来判定摔倒是否发生测试结果会有一定误差，要使测试结果更正确则需要使用识别数据库。立即人体运动时可能发生多种情况如正常行走、跑步、跌倒等相关数据保留到数据库中，判别跌倒是否发生时只需要和数据库中数据进行对比即可。2.2设计环境开发软件:Eclipse开发语言:Java+SQLite运行环境:Android 4.1.0及以上2.2.1加速度传感器介绍加速度传感器是一个能够测量加速力电子设备。经过测量因为重力引发加速度，你能够计算出设备相对于水平面倾斜角度。经过分析动态加速度，你能够分析出设备移动方法。加速度传感器是一个能够测量加速力电子设备。所以其范围比重力感应器要大，不过通常在手机被提到加速度感应器时，其实就是指重力感应器，所以二者能够看作是等价。加速度传感器应用于地震检波器设计、车祸报警、监测高压导线舞动、汽车安全、游戏控制、图像自动翻转、电子指南针倾斜校正、GPS导航系统死角赔偿、计步器功效、防手抖功效、设备或终端姿态检测等众多领域。2.2.2跌到检测介绍跌倒检测系统,其包含:一个或多个传感器,所述传感器用于监测跌倒检测系统用户运动和用于生成对应信号;用于依据用户身体情况一个或多个测量结果确定阈值模块；处理器,所述处理器用于分析信号以识别用户跌倒、分析信号以识别跌倒。通常情况下，人体跌倒行为通常发生在2秒左右。跌倒过程中身体重心瞬间移动会产生一个加速度，身体倾倒也会产生一个偏离竖直方向角度。在非跌倒状态如行走过程中，人体上躯干偏离Z轴倾斜角处于一个相对安全范围内，而跌倒后人体多处于俯卧、侧卧或仰卧状态，躯干方向靠近于水平，即偏离竖直方向倾斜角靠近90度。所以我们选择加速度和身体倾斜角这两个特征作为判别跌倒和其它日常活动依据。.2.2.3 定位介绍 现在大家能实现定位方法很多baidu地图就是其中一个，baidu提供一项网络地图搜索服务，覆盖了中国近400个城市、数千个区县。在baidu地图里，用户能够查询街道、商场、楼盘地理位置，也能够找到离您最近全部餐馆、学校、银行、公园等等。利用baidu地图定位功效实时知道用户所处位置，要想抵达目标地能够选择路线信息等。2.2.4 SMS短信服务是一个存放和转发服务。也就是说，短消息并不是直接从发送人发送到接收人，而一直经过短信服务中心进行转发。假如接收人处于未连接状态（可能电话已关闭），则消息将在接收人再次连接时发送。SMS含有很多其它关键功效。它既是一个庞大直接面对用户服务部门，需要在不一样工作点很多工作人员经过用户端同时对数据库进行操作3系统需求分析和概要设计3.1需求分析 本系统是一个基于安卓系统人体跌倒检测报警系统软件，经过使用此软件能够快捷识别出人体是否跌倒，利用baidu地图对人所处位置进行定位，并使用SMS将位置和摔倒信息发送到家人手机上，本系统包含功效有紧急联络人信息添加，baidu地图定位，跌倒识别信息用折线图显示，短信发送。3.2 系统概要设计3.2.1 系统功效模块介绍（1）添加紧急联络人信息模块：用户点击联络人按钮后能够经过点击添加按钮进入紧急联络人信息页面进行信息添加也能够点击通讯录从手机通讯录中选择添加。该模块中包含了两个子模块自主添加联络人模块和从通讯录选择添加联络人模块，模块界面以下图所表示： 图3.1 系统主界面 图3.2 紧急联络人信息模块界面（2）baidu地图定位模块：当老人跌倒需要家人帮助时就需要能知道老人当初所在位置，所以利用baidu地图里定位功效实现实时定位。模块界面以下： 图3.3baidu地图模块界面（3）跌倒识别模块：现在android手机中全部已集成了加速度传感器，所以利用加速度传感器和速度是否超出设定阈值判定人体是否摔倒，并将信息用折线图显示。该模块中包含了加速度显示和折线图显示加速度值两个子模块，界面以下图所表示： 图3.4跌倒识别模块界面（4）发送短信模块：当检测到用户摔倒时将用户目前所在位置和摔倒信息发送到指定紧急联络人手机上。模块界面以下图所表示： 图3.5发送短息模块界面3.2.2 功效模块结构图图3.6功效模块结构图3.2.3系统步骤图图3.7 系统步骤图4系统具体设计4.1联络人设置模块4.1.1 代码设计紧急联络人设置xml布局由两个Button和一个Textview组成,两个Button分别表示经过系统自己添加界面添加紧急联络人和调用手机通讯录选择添加紧急联络人，Textview用来显示添加紧急联络人信息（包含姓名，电话，地址）模块部分代码以下：protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_contact_info);show=(TextView)findViewById(R.id.show);Intent i=getIntent();/* * 实现紧急联络人添加*/ findViewById(R.id.add).setOnClickListener( new OnClickListener() /调用“添加联络人信息”页面Overridepublic void onClick(View v) Intent jIntent=new Intent(ContactInfoActivity.this,AddContactActivity.class);/jIntent.putExtra(familyInfo,new familyInfo(, , );startActivityForResult(jIntent, 0);); /* * 实现通讯录中选择联络人 * */ findViewById(R.id.book).setOnClickListener( new OnClickListener() Overridepublic void onClick(View v) Intent bIntent=new Intent(ContactInfoActivity.this,PhoneActivity.class);startActivityForResult(bIntent, 0););/处理接收数据 Overrideprotected void onActivityResult(int requestCode,int resultCode,Intent data)super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data); /接收数据：采取Bundle传值 Bundle bundle =data.getExtras(); String name=bundle.getString(name); String telphone=bundle.getString(telphone); String address=bundle.getString(address); show.setText(联络人信息：+n姓名：+name+n电话:+telphone+n地址:+address);show.setTextSize(20);4.1.2 界面设计联络人设置模块界面图4.1.1所表示。图4.1紧急联络人信息界面图4.2自主添加联络人模块4.2.1 代码设计 自主添加联络人activity_add_contact.xml布局关键由三个TextView来分别显示用户需要添加姓名、电话和地址信息、三个EditText分别由用户输入对应信息、两个Button用来实现用户输入信息存放并返回到另一个Activity将信息显示出来，取消按钮用来取消此次添加操作。模块部分代码以下：protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_add_contact);/接收数据Intent jIntent=getIntent();/实现“联络人信息页”到“添加联络人信息”页name=(EditText)findViewById(R.id.editText1); telphone=(EditText)findViewById(R.id.editText2);address=(EditText)findViewById(R.id.editText3);/返回 联络人信息页 findViewById(R.id.confirm).setOnClickListener( new OnClickListener() Overridepublic void onClick(View v) Bundle bundle=new Bundle();bundle.putString(name,name.getText().toString();bundle.putString(telphone,telphone.getText().toString();bundle.putString(address,address.getText().toString();Intent intent=new Intent(AddContactActivity.this,ContactInfoActivity.class);intent.putExtras(bundle);setResult(1, intent);finish(););4.2.2 界面设计自主添加联络人模块界面图4.2.1和图4.2.2所表示。 图4.2 添加联络人界面 图4.3 取消按钮信息提醒界面4.3通讯录获取联络人模块4.3.1 代码设计通讯录获取联络人activity_phone.xml布局由ListView来显示从用户手机通讯录中读取出来联络人信息，模块部分代码以下：public class GetNumber public static List lists = new ArrayList();public static String getNumber(Context context) Cursor cursor = context.getContentResolver().query(Phone.CONTENT_URI,null, null, null, null);String phoneNumber;String phoneName;while (cursor.moveToNext() phoneNumber = cursor.getString(cursor.getColumnIndex(Phone.NUMBER);/电话号码phoneName = cursor.getString(cursor.getColumnIndex(Phone.DISPLAY_NAME);/姓名PhoneInfo info = new PhoneInfo(phoneName, phoneNumber);lists.add(info);System.out.println(phoneName);System.out.println(phoneNumber);return null;4.3.2 界面设计通讯录获取联络人模块界面图4.3.1所表示。图4.4 通讯录选择联络人信息界面4.4baidu地图定位模块4.4.1 代码设计baidu地图定位activity_locationss.xml布局由一个Button来驱动用户调用baidu地图API实现baidu地图定位，在实现baidu地图定位时需要依据所建项目标包和Eclipse中SHA1 fingerprint信息来申请对应API key并在配置文件中配置响应信息，还需要导入baidumapapi包。模块部分代码以下：public class MyLocationListenner implements BDLocationListener Overridepublic void onReceiveLocation(BDLocation location) / map view 销毁后不在处理新接收位置if (location = null | mMapView = null)return;MyLocationData locData = new MyLocationData.Builder().accuracy(location.getRadius()/此处设置开发者获取到方向信息，顺时针0-360.direction(100).latitude(location.getLatitude().longitude(location.getLongitude().build();mBaiduMap.setMyLocationData(locData);if (isFirstLoc) isFirstLoc = false;LatLng ll = new LatLng(location.getLatitude(),location.getLongitude();MapStatusUpdate u = MapStatusUpdateFactory.newLatLng(ll);mBaiduMap.animateMapStatus(u);String addr = location.getAddrStr();if (addr != null) Log.i(Test, addr); else Log.i(Test,error);double longitude = location.getLongitude();double latitude = location.getLatitude();if (longitude 0 & latitude 0) Log.i(Test,String.format(纬度:%f 经度:%f, latitude,longitude);LatLng ptCenter = new LatLng(latitude,longitude);/ 反Geo搜索mSearch.reverseGeoCode(new ReverseGeoCodeOption().location(ptCenter); /停止定位mLocClient.stop();public void onReceivePoi(BDLocation poiLocation) 4.4.2 界面设计baidu地图定位模块界面图4.4.1所表示。图4.5 baidu地图定位信息界面4.5加速度信息显示模块4.5.1 代码设计加速度信息显示activity_sensor.xml布局由一个TextView显示经过手机中加速度传感器获取到人体运动加速度数据，此处需要计算加速度合速度并设定对应阈值，若获取合速度a超出了阈值则表示人摔倒不然属于正常情况。模块部分代码以下：/* 功效：采集加速度传感器，得到传感器从外界采集数据 */Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_sensor);showTextView = (TextView) findViewById(R.id.showTextView);sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);accelerometerSensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);sensorManager.registerListener(this, accelerometerSensor,SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME);/坐标轴全部是手机从左侧到右侧水平方向为x轴正向，从手机下部到上部为y轴正向，垂直于手机屏幕向上为z轴正向Overridepublic void onSensorChanged(SensorEvent event) if (event.sensor.getType() = Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) / x,y,z分别存放坐标轴x,y,z上加速度float x = event.values0;float y = event.values1;float z = event.values2;/ 依据三个方向上加速度值得到总加速度值afloat a = (float) Math.sqrt(x * x + y * y + z * z);System.out.println(和加速度a- + a);/ 传感器从外界采集数据时间间隔为10000微秒System.out.println(x轴加速度x- + x);System.out.println(y轴加速度- + y);System.out.println(z轴加速度- + z); Log.d(TAG, x- + x); Log.d(TAG, y- + y); Log.d(TAG, z- + z); showTextView.setText(t+合速度a-+a+ nX轴加速度- + x + nY轴加速度- +y + nZ轴加速度- + z); /将目前时间赋值给timestamp timestamp = event.timestamp;4.5.2 界面设计加速度信息显示模块界面图4.5.1所表示。图4.6 人体运动加速度信息显示界面4.6折线图显示合速度信息模块4.6.1 代码设计折线图显示合速度activity_chart.xml布局由一个TextView、一个LinearLayout和一个Button组成，TextView反应折线图内容，LinearLayout用来显示折线图，Button用来返回上一级Activity页面。代码图所表示：Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_chart);LinearLayout layout = (LinearLayout)findViewById(R.id.linearlayout); /生成图表chart = ChartFactory.getTimeChartView(this, getDateDemoDataset(), getDemoRenderer(), HH:mm:ss);layout.addView(chart, new LayoutParams(LayoutParams.WRAP_CONTENT,370);/为TextView添加事件/textview = (TextView)findViewById(R.id.myview);/textview.setOnClickListener(new View.OnClickListenerButton button = (Button)this.findViewById(R.id.button);button.setOnClickListener(new View.OnClickListener()Overridepublic void onClick(View v) Toast.makeText(ChartActivity.this, 加速度, 1).show();Intent intent = new Intent();intent.setClass(ChartActivity.this, MainActivity.class);startActivity(intent););handler = new Handler() Override public void handleMessage(Message msg) /刷新图表 updateChart(); super.handleMessage(msg); ; task = new TimerTask() Override public void run() Message message = new Message(); message.what = 200; handler.sendMessage(message); ; timer.schedule(task, 2*1000,1000);4.6.2 界面设计折线图显示合速度信息模块界面图4.6.1所表示。图4.7 折线图显示人体运动加速度信息界面4.7发送短信模块4.7.1 代码设计短信发送activity_sms.xml布局由两个TextView和两个EditView和一个Button组成，TextView用来作为用户发送短信时输入信息提醒，EditView用来给用户进行信息编辑，Button实现短信发送操作。模块部分代码以下：protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_sms);phone_number_editText = (EditText)findViewById(R.id.phone_number_editText); sms_content_editText = (EditText) findViewById(R.id.sms_content_editText); send_sms_button = (Button) findViewById(R.id.send_sms_button); send_sms_button.setOnClickListener(new OnClickListener() Override public void onClick(View arg0) String phone_number = phone_number_editText.getText().toString().trim(); String sms_content = sms_content_editText.getText().toString().trim(); if(phone_number.equals() Toast.makeText(SMSActivity.this, R.string.str_remind_input_phone_number, Toast.LENGTH_LONG).show(); else SmsManager smsManager = SmsManager.getDefault(); if(sms_content.length() 70) List contents = smsManager.divideMessage(sms_content); for(String sms : contents) smsManager.sendTextMessage(phone_number, null, sms, null, null); else smsManager.sendTextMessage(phone_number, null, sms_content, null, null); Toast.makeText