1.一種可穿戴人體絆倒檢測系統,所述絆倒檢測系統安裝在人體鞋子上,其特征在于:包括電源模塊,用于為整個系統提供能源;距離傳感器模塊,用于采集原始的距離信號;微控制器模塊,用于對測得的原始距離信號進行標定、濾波、采樣頻率設定的預處理,并將預處理后的信號帶入幾何模型進行數據分析,獲得腳跟離地高度、腳尖離地高度和擺蕩期腳尖最小離地高度等步態參數;藍牙傳輸模塊,用于將微處理器模塊的最終輸出結果無線傳輸到上位機,以檢測絆倒發生的可能性。
2.根據權利要求1所述的可穿戴人體絆倒檢測系統,其特征在于,所述的電源模塊包括一節9V的鋰電池和一塊穩壓模塊,直接輸出9V的電壓給微控制器模塊供電,并通過穩壓模塊輸出2.8V的電壓,給距離傳感器模塊供電。
3.根據權利要求1所述的可穿戴人體絆倒檢測系統,其特征在于,所述的距離傳感器模塊包括兩個VL6180模塊,即近距離感測器和環境光線傳感器,它們的通信端口分別與微控制器模塊的時鐘線和數據線端口相連,使能端分別與微控制器的兩個數據端口相連。
4.根據權利要求1所述的可穿戴人體絆倒檢測系統,其特征在于,所述的微控制器模塊包括一塊Arduino Nano主板和一個開關模塊。開關模塊的VCC端連接至Arduino Nano主板的3.3V輸出端,GND端連接至Arduino Nano主板的GND端,OUT端連接至Arduino Nano主板的數字端口D2端,用于控制整個系統的開始與結束。
5.根據權利要求1所述的可穿戴人體絆倒檢測系統,其特征在于,所述的藍牙傳輸模塊,包括兩個主從一體藍牙模塊,將它們分別設置為主機和從機,并設置相同的波特率進行配對,配對成功后,將這主機與Arduino Nano主板相連,從機和上位機相連,便能夠實現微控制器模塊與上位機之間的無線傳輸。
6.根據權利要求1的可穿戴人體絆倒檢測系統的檢測方法,其特征在于,包括以下步驟:
(1)將兩個距離傳感器固定在人體所穿鞋子上,保證兩個距離傳感器的連線平行于腳跟和腳尖的連線,則可根據兩個距離傳感器、腳跟和腳尖在鞋子縱剖面上的投影確定一個四邊形,可以測量得到兩個距離傳感器的距離a、一個距離傳感器到腳跟的距離b、腳跟到腳尖α
的距離f以及b和f的夾角。
(2)距離傳感器模塊經紅外發射器發射垂直于傳感器表面的紅外線,利用TOF技術,即通過測量紅外線的飛行時間,計算光線發射和反射時間差或相位差,換算得到紅外線在地面入射點到傳感器表面的垂直距離dA、dB。
(3)根據垂直距離dA、dB與抬腳高度hheel、htoe的三角幾何關系,確定當前的實時腳跟和腳尖離地高度:hheel=hA-b·sin(θ+α),htoe=hheel+f·sinθ;其中hA=dA·cosθ,hB=dB·cosθ。
(4)藍牙傳輸模塊通過藍牙轉串口的方式,將微控制器模塊最后計算得到的腳跟和腳尖的離地高度hA、hB無線傳輸到上位機。
7.根據權利要求6的可穿戴人體絆倒檢測系統的檢測方法,其特征在于,所述的距離傳感器模塊包括兩個VL6180模塊,即近距離感測器和環境光線傳感器,它們的通信端口分別與微控制器模塊的時鐘線和數據線端口相連,使能端分別與微控制器的兩個數據端口相連。