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案例研究 · On-sensor fall detection

能感知跌倒的手环

STM32 + IMU 手环;经决策树调优的规则在传感器片上 FSM 中运行。

在巴基斯坦拉合尔的 ChipMango 开发的腕戴式跌倒与滑倒检测系统。STM32 微控制器上的嵌入式固件读取惯性测量单元(IMU),并通过低功耗蓝牙(BLE)将多受试者运动数据传输到手机应用与 PC 仪表盘。通过决策树分析调优跌倒与滑倒检测的有限状态机规则,检测准确率达 85%。

机构
ChipMango
状态
Live
通道
CH1CH2CH4
FIG. 01 · 概念图

问题

在腕戴设备上检测跌倒通常需要常开的处理器,耗电严重。目标:直接在运动传感器上检测跌倒与滑倒。

我做了什么

  • 可穿戴数据采集系统(STM32 + IMU),通过 BLE 将多受试者运动数据传输至定制手机应用与电脑仪表盘
  • 利用决策树分析调优用于跌倒与滑倒检测的有限状态机规则
  • 面向 IMU 内置 FSM 引擎部署,在传感器上实现实时、超低功耗检测

技术栈

STM32 · IMU(片上 FSM)· BLE · 手机应用 · 决策树

成果

  • 检测准确率 85%

可穿戴设备上的跌倒检测通常需要处理器一直唤醒来监测加速度计与陀螺仪,耗电严重。这些规则面向 IMU 内置的有限状态机引擎设计,并以其为部署目标,使传感器本身能够以超低功耗实时识别失重、撞击与静止状态。

数据采集部分是一整套工具链:STM32 固件、BLE 链路、用于记录会话与配置设备的手机应用,以及显示实时曲线、会话列表与状态机设置的 PC 仪表盘。采集到的多受试者数据集用于决策树分析,从而确定阈值。

从我的存档里翻出来的:这个项目能找到的照片都在这里了。

  • 放在桌上的蓝色外壳腕戴式 IMU 原型
  • 实时绘制 IMU 加速度数据的电脑仪表盘
  • 列出已记录会话与受试者的电脑仪表盘
  • 包含传感器配置与 FSM 设置的电脑仪表盘
  • 电脑仪表盘的设备设置面板
  • 通过 BLE 记录多受试者运动数据的手机应用
  • 显示设备状态的手机应用仪表盘
  • 手机应用的会话配置界面
  • 在面包板上与 IMU 传感器模块连接的 STM32 开发板

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