用于检测用户跌倒的方法和设备

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用于检测用户跌倒的方法和设备\n技术领域\n[0001] 本发明涉及用于检测用户跌倒的方法和设备，尤其涉及通过使用压力传感器来检测用户跌倒的方法和设备。\n背景技术\n[0002] 由于慢性病或者由急性病、残疾以及衰老导致的并发症等原因，很多人面临着受伤或者死亡的危险。还有很多人需要忍受持续一段时间或者长期治疗所带来的痛苦。其他人，诸如士兵、警察、消防员以及营救人员等，工作在非常危险甚至危及生命的环境之下。在许多情况下，检测这些人的跌倒可以及时向他们提供所需的帮助，从而避免由跌倒所带来的更多的健康问题。\n[0003] 通过监测可佩带的跌倒检测设备的海拔高度变化能够检测用户的跌倒。通常情况下，当跌倒发生时，佩带在用户脖颈处的跌倒检测设备的海拔高度将发生60cm左右的变化。因此，可以通过检查跌倒检测设备的海拔高度变化来检测跌倒是否发生。由于大气压力可以转换为海拔高度值，为了获得跌倒检测设备的海拔高度变化，能够测量大气压力的压力传感器是较好的候选传感器。\n[0004] 当考虑海拔高度值以用于跌倒检测时，压力传感器最好能够获得分辨率大约10cm的海拔高度值，这样就能够正确地检测跌倒而不会发生误警或漏警。然而，当压力传感器的取向发生变化时，压力传感器就不能满足10cm的分辨率要求。\n[0005] 图1(a)图示了威特艾公司(VTI)生产的压力传感器SCP1000-D01(http://www.vti.fi/en/products/pressure-sensors/pressure_sensors/)的示意图，图1(b)图示了当压力传感器的取向变化时，所测量到的海拔高度值(纵轴)与实际海拔高度值(横轴)的对比。标有三角形的虚线对应于压力传感器有“D01”字样的表面垂直于地面的情况；标有正方形的实线对应于压力传感器有“D01”字样的表面向上的情况；标有菱形的点划线为压力传感器有“D01”字样的表面向下的情况。\n[0006] 参照图1(b)，当压力传感器有“D01”字样的表面从向上翻转为向下时，压力传感器有可以获得误差为50cm的海拔高度变化值。在跌倒检测应用中，不允许误差为50cm的海拔高度值，因为其会生成漏警或误警。产生海拔高度值的误差的原因在于，压力传感器中包括压力感测元件，压力传感器通过检测压力感测元件响应于大气压力所产生的变形而测量大气压力，因此，当压力传感器的取向变化时，压力感测元件自身的重量就会影响压力感测元件的变形。此外，在压力感测元件上提供了保护胶质，以防止压力感测元件一级保护胶质的重量也影响压力感测元件的变形。\n发明内容\n[0007] 考虑到上述由压力传感器取向的变化而引起的大气压力误差，而大气压力误差又导致了海拔高度值误差，减少或者消除由压力传感器测量的大气压力误差以提高跌倒检测的准确率将是有益的。\n[0008] 为了更好的解决上述一个或多个考量，在本发明的第一方面中，提供了一种用于检测用户跌倒的设备，该设备包括：\n[0009] 第一和第二压力传感器，其被配置成获得第一和第二大气压力数据值并且拟被配置成佩带于所述用户的身体上；以及\n[0010] 处理器，其被配置成根据所述第一和第二大气压力数据值来导出第三大气压力数据值，以确定跌倒是否发生；\n[0011] 其中，配置所述第一和第二压力传感器以使得该第一和第二压力传感器的预设取向彼此相反。\n[0012] 预设取向可以根据多种方式确定，诸如基于压力传感器的外表或者结构确定。由于第一和第二压力传感器的预设取向被配置成彼此相反，第一和第二压力传感器中所包括的测量元件的重量对测量的大气压力会产生相反的影响。因此，通过根据第一和第二压力传感器所获得的第一和第二大气压力数据值来导出第三大气压力数据值，能够补偿由压力传感器取向变化引起的大气压力值的误差。\n[0013] 在本发明的第二方面中，提供了一种用于测量大气压力的压力传感器，该压力传感器包括：\n[0014] 第一和第二压力感测元件，其被配置成获得第一和第二大气压力数据值；以及[0015] 处理器，其被配置成根据所述第一和第二大气压力数据值来导出第三大气压力数据值；\n[0016] 其中，每个压力感测元件能够响应于大气压力而变形并且包括大气压力感测表面，所述第一压力感测元件的大气压力感测表面的法线方向被配置成与所述第二压力感测元件的大气压力感测表面的法线方向相反。\n[0017] 由于第一和第二压力感测元件的大气压力感测表面面向相反的方向，第一和第二压力感测元件的重量对第一和第二压力感测元件的变形，即测量的大气压力，具有相反的影响。因此，通过根据第一和第二压力感测元件获得的第一和第二大气压力数据值来导出第三大气压力数据值，能够补偿由压力传感器的取向变化引起的大气压力值的误差。\n[0018] 在本发明的第三方面中，提供了一种用于检测用户跌倒的设备，该设备包括：\n[0019] 压力传感器，其拟被佩带于用户的身体上，以被配置成获得大气压力数据值以确定跌倒是否发生，该压力传感器包括能够响应于大气压力而变形的压力感测元件；以及[0020] 外壳，其被配置成覆盖所述压力传感器；\n[0021] 其中，所述压力感测元件包括大气压力感测表面，并且所述压力传感器在所述外壳中被配置的方式使得在该压力传感器跌落至地面时，所述大气压力感测表面的法线方向基本垂直于重力方向。\n[0022] 由于在压力传感器跌落至地面时，大气压力感测表面的法线方向基本垂直于重力方向，压力传感器的重量对压力感测元件的变形，即测量的大气压力，几乎没有影响，因此，由于不适当的压力传感器取向造成的测量的大气压力值的误差基本被消除。\n[0023] 在本发明的第四方面中，提供了一种用于检测用户跌倒的方法，该方法包括：\n[0024] 通过拟被佩带于用户的身体上的第一和第二压力传感器获得第一和第二大气压力数据值；以及\n[0025] 通过处理器，根据所述第一和第二大气压力数据值导出第三大气压力数据值，以确定跌倒是否发生；\n[0026] 其中，所述第一和第二压力传感器被配置的方式使得该第一和第二压力传感器的取向是彼此相反的。\n[0027] 在本发明的第五方面中，提供了一种用于测量大气压力的方法，该方法包括：\n[0028] 通过第一和第二压力感测元件获得第一和第二大气压力数据值；以及[0029] 通过处理器，根据所述第一和第二大气压力数据值来导出第三大气压力数据值；\n[0030] 其中，每个压力感测元件包括能够响应于大气压力而变形的大气压力感测表面，并且所述第一压力感测元件的大气压力感测表面的法线方向被配置成与所述第二压力感测元件的大气压力感测表面的法线方向相反。\n[0031] 参考下文所描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将显而易见并得以阐述。\n附图说明\n[0032] 通过下文参照附图的详细描述，本发明的上述及其他目标和特征将会更加显而易见：\n[0033] 图1(a)描绘了威特艾公司生产的压力传感器SCP1000-D01的示意图，并且图1(b)描绘了在压力传感器的取向变化时，所测量的海拔高度值与实际海拔高度值的对比；\n[0034] 图2(a)至图2(e)描绘了第一和第二压力传感器的实施例的示意图；\n[0035] 图3(a)至图3(c)描绘了第一和第二压力感测元件的实施例的示意图；\n[0036] 图4(a)至图4(d)描绘了包括压力传感器的跌倒检测设备的实施例的示意图；\n[0037] 图5(a)和图5(b)描绘了包括压力传感器的跌倒检测设备中所包括的外壳的形状的一个实施例的示意图；\n[0038] 图6(a)至图6(c)描绘了包括压力传感器的跌倒检测设备中所包括的外壳的形状的另一实施例的示意图；\n[0039] 图7是图示了检测用户跌倒的方法的实施例的流程图；以及\n[0040] 图8是图示了测量大气压力的方法的实施例的流程图。\n[0041] 附图中相同的附图标记用于表示相似的部件。\n具体实施方式\n[0042] 首先，提供了一种用于检测用户的跌倒的设备。\n[0043] 该设备包括第一和第二压力传感器210、220，其拟被佩带于用户的身体上，以被配置成获得第一和第二大气压力数据值。\n[0044] 图2(a)至图2(e)描绘了第一和第二压力传感器210、220的实施例的示意图。\n[0045] 参照图2(a)和图2(b)，第一和第二压力传感器210、220被配置的方式使得该第一和第二压力传感器210、220的预设取向是彼此相反的。\n[0046] 第一和第二压力传感器210、220是这样一种压力传感器，这种压力传感器的取向对测量到的大气压力、即压力传感器取向变化会所产生测量误差有影响。压力传感器的取向变化造成测量误差的原因有多种：例如，压力传感器中所包括的测量元件(未示出)的重量对测量的大气压力值有影响。\n[0047] 第一和第二压力传感器210、220可以是同一类型压力传感器，拥有相同的外观和/或结构，如图2(a)和图2(b)所示，或者是不同类型的压力传感器，拥有不同的外观和/或结构。\n[0048] 预设取向可以通过多种方式确定，例如，基于压力传感器的外观或者结构。如果第一和第二压力传感器210、220是外观相同的同一类型的压力传感器，可以根据第一和第二压力传感器210、220的外观来确定预设取向；例如，预设取向可以是压力传感器的正面的取向。如果第一和第二压力传感器210、220是不同类型的压力传感器，可以根据第一和第二压力传感器210、220的结构来确定预设取向；例如，预设取向可以是压力传感器中所包括的测量元件的取向。\n[0049] 配置第一和第二压力传感器210、220的预设取向以彼此相对，因此第一和第二压力传感器210、220对测量的大气压力的数据值会产生相反的影响。例如，第一压力传感器\n210测量比实际大气压力数据值略大的第一大气压力数据值，则第二压力传感器220测量比实际大气压力数据值略小的第二大气压力数据值。因此，通过包括在该设备中的处理器(未示出)，根据所述第一和第二大气压力数据值导出第三大气压力数据值，以确定跌倒是否发生，从而能够减少甚至消除由包括第一和第二压力传感器210、220的设备的取向变化而造成的测量误差。\n[0050] 当包括压力传感器210、220的设备的取向不同时，根据测量的大气压力所受的影响不同，可以采用多种方式根据第一和第二大气压力数据值来导出第三大气压力数据值。\n例如，如果预设取向相反的第一和第二压力传感器210、220所测得的大气压力数值的测量误差的绝对值基本相同，则第三大气压力数据值可以通过计算第一和第二大气压力数据值的平均值而导出。如果相反取向中的第一和第二压力传感器210、220所测得的大气压力数值的测量误差的绝对值不同，则第一和第二大气压力数据值的权重因子不同，以导出第三大气压力数据值。可以通过多种方式确定权重因子，例如，利用加速计来检测压力传感器\n210、220的取向，然后根据经验公式来确定权重因子。\n[0051] 参照图2(c)至图2(e)，在第一和第二压力传感器210、220的实施例中，每个压力传感器210、220包括具有大气压力感测表面230的压力感测元件250，以及取向为每个压力传感器210、220的大气压力感测表面230的法线方向235。通过这种方式，如果第一和第二压力传感器210、220具有不同的外观，就可以根据大气压力感测表面230的法线方向\n235给予第一和第二压力传感器210、220相反的预设取向。\n[0052] 压力感测元件250能够响应于大气压力而变形。压力感测元件250可以通过多种方式实现，例如采用弹性膜的形式。压力感测元件250有两个表面：一个表面面对一个真空腔；另一表面是面向大气空间的大气压力感测表面230，大气空间经由大气通过其进入的空气入口240与外界空气连通。\n[0053] 当大气压力感测表面230是平的，如图2(c)所示，大气压力感测表面230的法线方向235为从压力感测元件250向大气空间延伸并垂直于大气压力感测表面230的方向。\n当大气压力感测表面230是弯曲的，如图2(d)所示，大气压力感测表面230的法线方向235为从压力感测元件250向大气空间延伸并垂直于大气压力感测表面230的顶点的切面的方向。\n[0054] 参照图2(e)，在第一和第二压力传感器210、220的另一实施例中，大气压力感测表面230的法线方向235平行于空气入口240的法线方向245。空气入口240的法线方向\n245为从空气入口240向压力传感器210、220的外面延伸并垂直于空气入口240所在的平面的方向。通过这种易于操作的方式，可以根据空气入口240的取向将第一和第二压力传感器210、220的预设取向配置成彼此相反。\n[0055] 第一和第二压力传感器210、220的布局能够通过多种方式进行配置。例如，第一和第二压力传感器210、220可以如图2(a)和图2(b)所示紧紧相邻放置，或者如图2(c)和图2(d)所示相隔一定距离放置在印刷电路板260上。此外，对第一和第二压力传感器210、\n220以及覆盖它们的外壳(为示出)之间的相对位置关系没有限制。\n[0056] 图3(a)至图3(c)描绘了第一和第二压力感测元件320、330的实施例的示意图。\n[0057] 其次，还提供了用于测量大气压力的压力传感器310。\n[0058] 压力传感器310包括第一和第二压力感测元件320、330，其被配置成获得第一和第二大气压力数据值。\n[0059] 每个压力感测元件320、330能够响应于大气压力而变形并包括一个大气压力感测表面324、334，第一压力感测元件320的大气压力感测表面324的法线方向328被配置为与第二压力感测元件330的大气压力感测表面334的法线方向338相反，即第一和第二压力感测元件320、330的大气压力感测表面324、334面向相反的方向。\n[0060] 第一和第二压力感测元件320、330能够响应于大气压力而变形，并且能够通过多种方式对其进行配置，例如作为弹性膜。压力感测元件320、330有两个表面，一个表面面对真空腔，另一表面是面对大气空间的大气压力感测表面324、334，大气空间经由大气通过其进入的空气入口340与外界空气连通。\n[0061] 当大气压力感测表面324、334是平的，如图3(a)和图3(c)所示，大气压力感测表面324、334的法线方向328、338为从压力感测元件320、330向大气空间延伸并垂直于大气压力感测表面324、334的方向。当大气压力感测表面324、334是弯曲的，如图3(b)所示，大气压力感测表面324、334的法线方向328、338为从压力感测元件320、330向大气空间延伸并垂直于大气压力感测表面324、334的顶点的切面的方向。\n[0062] 压力传感器310还包括处理器(未示出)，其被配置成根据第一和第二大气压力数据值导出第三大气压力数据值。可以采用多种方法从第一和第二大气压力数据值来导出第三大气压力数据值。例如，通过计算第一和第二大气压力数据值的平均值来导出第三大气压力数据值。\n[0063] 由于第一和第二压力感测元件的大气压力感测表面324、334面向相反的方向，第一和第二压力感测元件320、330的重量对第一和第二压力感测元件320、330的变形，即第一和第二大气压力数据值，具有相反的影响。因此，通过根据第一和第二压力感测元件320、\n330获得的第一和第二大气压力数据值来导出第三大气压力数据值，当包括第一和第二压力感测元件320、330的压力传感器310的取向变化时，几乎不存在测量误差。\n[0064] 第一和第二压力感测元件320、330的布局能够以多种方式进行配置。例如，第一和第二压力感测元件320、330可以共享如图3(a)和图3(b)所示的同一个空气入口340，或者如图3(c)所示，具有分离的空气入口340。\n[0065] 图4(a)至图4(d)描绘包括压力传感器的跌倒检测设备400的示意图。\n[0066] 第三，提供了一种用于检测用户跌倒的设备。\n[0067] 设备400包括压力传感器410，其拟被佩带于用户的身体上，以被配置成获得大气压力数据值来确定跌倒是否发生。压力传感器410包括压力感测元件450，该压力感测元件450包括大气压力感测表面430。压力感测元件450能够响应于大气压力而变形并且可以通过多种方式实现，例如作为弹性膜。压力感测元件450有两个表面，一个表面面对真空腔，另一表面是面对大气空间的大气压力感测表面430，大气空间经由大气通过其进入空气的空气入口440与外界空气连通。\n[0068] 设备400还包括外壳420，其用于覆盖所述压力传感器410。压力传感器410在外壳420中被配置的方式使得在压力传感器410跌落至地面时，大气压力感测表面430的法线方向435基本垂直于重力方向460。\n[0069] 当大气压力感测表面430是平的，如图4(d)所示，大气压力感测表面430的法线方向435为从压力感测元件450向大气空间延伸并垂直于大气压力感测表面430的方向。\n当大气压力感测表面430是弯曲的，如图4(c)所示，大气压力感测表面430的法线方向435为从压力感测元件450向大气空间延伸并垂直于大气压力感测表面430的顶点的切面的方向。\n[0070] 由于在压力传感器410跌落至地面时，大气压力感测表面430的法线方向435基本垂直于重力方向460，压力感测元件450的重量对压力感测元件450的变形，即测量的大气压力，几乎没有影响。因此，由于不适当的压力传感器410取向造成的大气压力值的测量误差基本被消除。\n[0071] 参照图4(a)和图4(b)，在设备400的实施例中，外壳420包括基本平的表面425，该外壳420的形状基本是扁平的，并且压力传感器410在外壳420中被配置的方式使得大气压力感测表面430的法线方向435基本平行于外壳420的基本平的表面425。\n[0072] 当设备400以图4(a)所示的方式佩带在用户的脖颈上时，大气压力感测表面430的法线方向435基本垂直于重力方向460。当跌倒发生时，设备400会跌落到地面上。在大多数情况下，由于外壳420是扁平的，设备400会以图4(b)所示的方式跌落到地面上。由于大气压力感测表面430的法线方向435基本平行于外壳420的基本平的表面425，因此，当压力传感器410跌落到地面上时，大气压力感测表面430的法线方向435仍基本垂直于重力方向460。因此，压力感测元件450的重量不会影响压力感测元件450的变形。通过这种方式，当设备400佩带在脖颈上或者跌落到地面上时，设备400中所包括的压力传感器\n410均能够准确的测量大气压力。\n[0073] 参照图4(d)，在压力传感器410的实施例中，大气压力感测表面430的法线方向\n435平行于空气入口440的法线方向445。空气入口440的法线方向445为从空气入口440向压力传感器410的外面延伸并垂直于空气入口440所在的平面的方向。通过这种易于操作的方式，可以根据空气入口440的取向在外壳420中配置压力传感器410。\n[0074] 外壳420被设计成在压力传感器410跌落到地面上时，大气压力感测表面430的法线方向435仍基本垂直于重力方向460。扁平的外壳420可以为多种形状。例如，外壳\n420可以为图4(a)和图4(b)所示的长方体形状。\n[0075] 图5(a)和图5(b)描绘了包括压力传感器410的跌倒检测设备400中所包括的外壳420的实施例的示意图。平外壳420的形状为椭圆。在这种情况下，大气压力感测表面\n430的法线方向435基本平行于外壳420的基本平的表面425的配置被限定为，大气压力感测表面430的法线方向435基本平行于与外壳420的基本平直的表面425在表面425的顶点相切的平面。\n[0076] 图6(a)至图6(c)描绘包括压力传感器410的跌倒检测设备400所包括的外壳\n420的另一实施例的示意图。图6(c)为从表面425看去的图6(a)和图6(b)中的设备400的视图。在外壳420的侧表面提供多个凸起表面610，以保证设备400能够在大多数情况下以图6(b)所示的方式跌落至地面。\n[0077] 图7为图示了检测用户跌倒的方法的实施例的流程图。\n[0078] 参照图7，该方法包括步骤710，通过拟被佩带于用户的身体上的第一和第二压力传感器210、220获得第一和第二大气压力数据值。第一和第二压力传感器210、220被配置的方式使得该第一和第二压力传感器210、220的方向是彼此相反的。\n[0079] 该方法还包括步骤720，通过处理器来根据第一和第二大气压力数据值导出第三大气压力数据值，以确定跌倒是否发生。\n[0080] 在该方法的实施例中，每个压力传感器210、220包括具有大气压力感测表面230的压力感测元件250，并且预设取向为每个压力传感器210、220的大气压力感测表面230的法线方向235。\n[0081] 在该方法的另一实施例中，每个压力传感器210、220包括大气通过其进入的入口\n240，大气压力感测表面230的法线方向235平行于空气入口240的法线方向245。\n[0082] 在该方法的又一实施例中，导出步骤720包括通过处理器计算第一和第二大气压力数据值的平均值来导出第三大气压力数据值。\n[0083] 图8为图示了测量大气压力的方法的实施例的流程图。\n[0084] 参照图8，该方法包括步骤810，通过第一和第二压力感测元件320、330获得第一和第二大气压力数据值。每个压力感测元件320、330包括能够响应于大气压力而变形的大气压力感测表面324、334，并且第一压力感测元件320的大气压力感测表面324的法线方向\n328被配置为与第二压力感测元件330的大气压力感测表面334的法线方向338相反。\n[0085] 该方法还包括步骤820，通过处理器，根据所述第一和第二大气压力数据值来导出\n820第三大气压力数据值。\n[0086] 应当注意到，上述实施例是出于例示的目的而非对本发明构成限制，并且本领域技术人员将能够在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，设计备选实施例。在权利要求书中，不应将圆括号间的任何附图标记视为限制权利要求。“包括”一词不排除其他单元或步骤，元件前的冠词“一”、“一个”不排除复数个这样的元件。在设备权利要求中列举若干单元，可以由一个和相同内容的硬件或软件来实现。第一、第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。