基于MPU6050的老年人跌倒监测系统设计

引言

随着社会老龄化进程的加速，到2050年，我国65岁以上老人数量将达到4亿，占中国人口总量的30%，而跌倒是造成老年人意外伤害的主要原因之一。随着年龄的增长，老年人的身体既能下降，反应变慢，因跌倒导致的死亡率和受伤率急剧增加。所以在不影响老人日常活动的前提下，研发一种能够实时检测老人是否跌倒并及时报警，保护老人安全的跌倒监测装备具有重大意义。

目前，跌倒检测的方法有很多，从信息采集的渠道分类，可以分为以下三种：

（1）基于视频的跌倒检测方法通过在房间内安置1个或多个摄像头来捕捉人体运动画面，经过图像处理，判定老人是否跌倒。其不足之之处是只能在安装了摄像头的地方使用，且可能对检测者造成隐私泄漏。

（2）基于声学的跌倒检测方法通过分析跌倒时老人触地的
音频
变化来检测。其不足之之处是精度不高，一般作为其他检测方法的辅助检测。

（3）基于多
传感器
的可穿戴式跌倒检测方法设计一种运动微型传感器的可穿戴设备。该检测方法优点明显，不受空间的限制，可以实时地检测人体活动，比基于视频和基于声学的检测方法更适用于跌倒检测。

本文提出了一种基于MPU6050的老年人跌倒监测系统，首先利用传感器MPU6050内部集成的三轴加速度、
陀螺仪
组件和
STM32
处理器结合来实现
数据采集
，再运用跌倒检测算法识别跌倒事件。与此同时，采用基于
android
智能手机的报警系统，利用
蓝牙
4.0技术，将跌倒信息传输到智能手机上，手机进行语音报警并将
GPS
信息通过短信形式通知家人和医院，保证老人跌倒后能够得到及时救助。

1、系统结构

本系统由数据采集和分析模块及手机定位报警模块两部分组成：第一部分包括传感器MPU6050、主处理器
STM32F103C
8T6和HC-08蓝牙4.0模块，这模块安装在老人的腰部；第二部分由android智能手机构成，手机和蓝牙匹配后，手机启动GPS定位，通过短信将跌倒信息通知给家人和医院紧急救护系统。本系统结构如图1所示。

图1  系统结构图

1.1、主控制器

主控制器是高性能的
ARM
CortexTM-M332位的
RISC
内核
单片机

STM32F103
C8T6，其工作频率可高达72MHz，内置高速
存储器
（20KBS
RAM
、64KBFLASH），工作电压范围在2~3.6V。

1.2、新型MEMS传感器——MPU6050

MPU6050是整合了加速度和陀螺仪的传感器，它和STM32单片机之间的通信采用400KHZ的IIC
接口
，其供电电压范围为5V。将STM32的引脚（SDA）和PB7（SCL）分别和MPU6050的24号引脚（SDA）和23号引脚（SCL）相连接，可实现传感器和微处理器通信。

图2  MPU6050接线图