跟着人类日子水平的不断提高，人口老龄化成为一个全球性的开展趋势。现在，我国现已进入了老龄化社会，老年人的身心健康问题得到人们更多的重视。老年人因生理结构变老和身体机能减退，发生意外跌倒的概率和频率十分高。跌倒能够导致老年人身体安排伤害、骨折乃至危及生命，并从心理上给老年人形成了压力和恐惧感。实际上许多伤亡并不是因为意外跌倒自身形成的，而是因为跌倒发生后，老年人没有得到及时的救治形成的。特别现在社会上存在许多敲诈现象，导致人们不敢容易伸出帮助之手。因而，在老年人发生跌倒后，怎么尽早被发现，并宣布求救信号进行及时救治变得分外重要。为了老年人更健康地日子，研讨规划一个老年人的跌倒检测与报警体系具有十分重要的研讨价值和实际意义。
现在，研讨开发人体跌倒检测体系方面的技能有许多种，最常见的是图画剖析和加速度剖析法。都是根据视频图画剖析的室内跌倒自动检测体系，这种技能准确性高，人体动作清晰可见，但需求多部摄像机一起作业，且暴露了用户的个人隐私，监测规模有限，受环境的影响也很大。另一种加速度剖析办法，首要根据微机电体系(Micro-Electromechanical System，MEMS)传感器
。MEMS技能近几年得到了快速开展，广泛使用在跌倒检测、状况检测、运动检测等方面。文献[7-9]都是使用MEMS技能进行人体跌倒检测的，现在国内一些根据MEMS技能的跌到检测虽可较好完结跌倒检测，但大多核算量较大、规划杂乱、价格昂贵，难以得到广泛的使用。
规划一种根据Arduino和三轴加速度传感器的跌倒检测报警体系，实时收集人体加速度参数和地理方位信息，使用于老年人意外跌倒后及时报警，兼具了性价比高、规划简略、实时性高、低功耗、可扩展的特色，试验证明了该体系的可行性和准确性。
1 体系总体规划
跌倒检测报警体系由Arduino最小体系、加速度参数收集模块、GPS定位模块、GSM通讯模块组成，其体系框图如图1所示。
图1 跌倒检测报警体系框图
Arduino实时接纳加速度参数收集模块传来的人体加速度参数值，单片机经过接纳来的加速度值，经过跌倒检测算法来判别穿戴者的身形，假如检测出跌倒的发生，便触发跌倒报警机制。当跌倒发生时，经过GPS定位模块能捕获到穿戴者的详细地理方位，然后宣布包括跌倒方位的报警求救信息，告诉佩带者的监护人或医疗机构，进行后续的救治。本体系在考虑这些功用需求的前提下，选用Arduino为操控中心，外围衔接加速度参数收集模块、GPS定位模块、GSM通讯模块，来完结整个体系的功用。
2 硬件规划
硬件部分首要包括微操控器最小体系的选取、加速度参数收集模块、GPS定位模块、GSM通讯模块，以及各个模块之间的衔接。
2.1 Arduino渠道
Arduino是一款根据开源的电子原型规划渠道。Arduino包括两个首要的部分：硬件部分是能够用来做电路规划的电路板，根据AVR系列单片机和ARM微操控器，有丰厚的外设接口和硬件资源;软件部分则是Arduino IDE，是在核算机中的程序开发环境。Arduino的模块化规划，大大简化了电子体系的规划进程。
其间，微操控器最小体系选用Arduino Uno，它是根据ATMEL公司的ATmega328P单片机的硬件渠道，具有32KB Flash、1KB EEPROM、14路数字输入输出口(其间6路可用于PWM输出)、6路模仿输入接口。一起，Uno预置了Bootloader程序，不需求其他外部烧写器，能够直接经过USB下载程序。
2.2 加速度传感器ADXL345
ADXL345是ADI公司最近推出的根据iMEMS技能的3轴、数字输出加速度传感器。ADXL345具有多种可变的丈量规模，高分辨率，高灵敏度，超小的封装，超低的功耗，规范的I2C或SPI数字接口，32级FIFO存储，以及内部多种运动状况检测和灵敏的中止方法等特性。所有这些特性，使得 ADXL345有助于大大简化跌倒检测算法，使其成为一款十分合适用于跌倒检测器使用的加速度传感器。图2为ADXL345功用框图。
图2 ADXL345功用框图
ADXL345规范的I2C数字接口能够和Arduino Uno的I2C接口便利通讯，将ADXL345收集到的人体三轴加速度数据传给单片机进行跌倒检测算法处理，图3给出了ADXL345和单片机之间的I2C总线典型衔接图。ADXL345的(CS) ?管脚接高电平，表明ADXL345作业在I2C形式。SDA和SCL是I2C总线的数据线和时钟线，别离衔接到Arduino Uno相应的I2C总线接口(A4和A5)。ADXL345的INT1管脚衔接到Arduino Uno的INT0(Pin 2)，用来发生中止信号。
图3 ADXL345和单片机之间的I2C典型衔接图
2.3 GPS定位和GSM通讯模块SIM908
SIM908是一款集成了高性能GSM/GPRS引擎和GPS引擎的芯片。其间的GSM/GPRS引擎能够作业在GSM 850MHz，EGSM 900MHz，DCS 1800MHz和PCS 1900MHz四个频段;GPS引擎具有一流的收集和盯梢灵敏度、TTFF(Time-To-First-Fix)和准确度[12]，这些特性能够很好地完结跌倒方位定位和发送报警信号的使命。在SIM908芯片上能够一起完结GPS定位和GSM通讯功用，能够大大削减体系芯片的数量和功耗。图4为SIM908的功用框图。SIM908经过UART口与Arduino Uno进行通讯，RXD和TXD别离与Uno的TXD和RXD相连，完结跌倒方位的GPS数据的捕获和发送GSM报警短信功用。
图4 SIM908功用框图
