基于FPGA的无线跌倒监控系统设计

来源 :黑龙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hellosunday
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随着集成电路和传感技术的广泛应用,智能家居逐步走进生活,我们对自身及生活环境的监控愈加得心应手。由于人口呈现老龄化趋势,老人的健康情况备受关注。老人身体机能衰退,应变能力下降,极易发生跌倒,如果没有立即救治会造成永久性的机体损伤甚至死亡,因此设计一种成本低、高性能的跌倒监控系统具有重要意义和很高的实用价值。针对这一问题,本设计结合智能家居体系的研究情况,考虑功能性和实用性等方面因素,提出了一种基于FPGA的无线跌倒监控系统。系统由数据采集部分、无线传输部分、主动求助部分和跌倒辨识部分组成,数据采集部分采用MMA7455传感器采集加速度数据,传感器驱动通过CC2530Zigbee芯片完成,在IAR软件中编写驱动程序;无线传输部分采用Zigbee协议栈进行数据的发送与接收,同样是在CC2530中完成,在IAR软件中编写协议栈使用程序。主动求助部分是在Zigbee发送器上设计按键,发送求助信号;跌倒辨识部分采用软硬件协同实现方式,硬件部分是利用Quartus Ⅱ的SOPC Builder在FPGA芯片上构造了一个Nios Ⅱ软核,用于运行SVM分类算法,软件部分是用C语言在Nios Ⅱ IDE上编写SVM算法程序。通过数码管和蜂鸣器报警提示。主动求助验证是采用对30组从不同位置发送的按键信号进行检测;跌倒辨识验证是采用45组训练数据对SVM分类器进行训练,寻找最优分类面,然后进行40次跌倒验证,其中包含6种24例跌倒事件。经实验验证,本文所设计的无线跌倒监控系统的跌倒检测率为83.3%,整体检测准确率为92.2%,实验结果表明该系统能够完成对跌倒现象的监测,具有实用价值,能够应用到敬老院和医院等对跌倒现象敏感的场所,同时该系统具有良好的扩展性,可用于智能家居系统。
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