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    4.2  实验过程 16

    4.3  特征量选取 17

    4.4  非跌倒日常行为的特征量分析 18

    4.5  自然状态下跌倒行为的特征量分析 24

    4.6  受力情况下跌倒行为的特征量分析 28

    4.7  小结 31

    5  跌倒模型分析 32

    5.1  常用跌倒算法介绍与比较 32

    5.2  跌倒行为建模 32

    5.3  准确性分析 35

    结  论 37

    致  谢 38

    参考文献39 

    1  绪论

    1.1  课题背景及研究意义

    随着我国经济的日益发展,老龄化趋势日益严重,相关调查研究表明,到2030年空巢老人家庭所占的比重将高达90%,那时我国的老年人家庭将呈现空巢化[1],而同时,老年人跌倒发生率高,由于老年人骨质疏松并易于骨折,其发生跌倒的后果严重,目前跌倒已成为老年人发病和死亡的重要原因之一。跌倒的定义是不自主、非故意、突发的人体姿态的改变,摔倒在地面或是更低的平面上[2]。国际疾病分类(ICD-10)曾对跌倒进行过分类,包括这两类:(1)从一个平面跌落到另一平面;(2)跌倒在同一平面上[3]。目前跌倒已经成为我国造成伤亡的原因榜上的第4位,在年龄段位于65岁及以上的人群中则为第1位[2]。随着年龄的增长,老年人跌倒之后死亡的可能性也不断地增大;跌倒不仅容易引起老年人死亡,同时也可能引发许多疾病,轻则引起划伤乃至骨折;重则引起昏迷以及脑血管意外等,更严重的情况下还可能导致瘫痪[4]。跌倒之后老年人会产生害怕心理,这种恐惧心理将会导致老年人的活动能力大大下降,进而导致其活动范围减小,影响老年人的生活质量[5]。

    研究表明,在全球范围内,每年65岁以上的老年人跌倒的比例大约占该人群总人数的30%。而我国2010年第六次人口普查结果则表明,超过60岁的老年的人口比例达到了总数的13.26%,超过65岁的老年人的比例则占到了8.87%[6]。因为人均寿命的延长以及人口出生率的下降,人口老龄化问题成为如今许多国家都不得不正视的一个问题[7]。与此同时老年人意外跌倒的问题也越来越受到关注,中国作为一个人口大国,跌倒问题更是一个为大家所重视的公共卫生问题,而其中的重点就是如何避免老年人跌倒后所引发的一系列不良影响[15]。目前在生产、商务各大行业,高新技术(传感器和嵌入式软件等)得到了广泛的应用,然而在提高老年人的生活质量方面利用率还有待提高[8]。 

    不管是在生理还是心理层面,跌倒都会给老年人造成很大的负面影响[9],如果在跌倒时有一个缓冲,损伤的程度将大幅度降低,正如汽车的防撞气囊一样。本课题主要研究如何快速地实时检测出人体的跌倒过程,一旦研究成功,人员发生跌倒时可以启动一个缓冲气囊来缓冲跌倒的冲击,从而避免跌倒所引起的骨折等人身伤害。本课题将采用三轴加速度计测量三个轴的加速度变化[10],通过进行数据处理来建立跌倒模型,从而快速实时地检测出人体跌倒过程,为上述系统的研究解决关键问题[11]。

    1.2  国内外研究现状

    1.2.1  跌落保护技术研究现状

    1.2.2  跌倒检测研究现状

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