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基于CSI的室内人体摔倒检测及应用研究

李鑫  
【摘要】:当今社会人口老龄化进程急剧加速,老年人的家庭护理需求日益增多。摔倒作为独居老人的室内活动主要健康威胁,已经引起了健康看护机构和社会的密切关注。在这种社会背景下,摔倒检测系统的需求也变得日益迫切。目前所使用的摔倒检测系统,部分需要复杂的设备搭建,另一部分则需穿戴,而这些都会对老人的日常生活造成干扰,其使用具有局限性。在本文中我们通过无线信号检测室内摔倒动作,利用信道状态信息(CSI,Channel State Information)的特点,有效的弥补了以上不足。本文对基于CSI的室内人体摔倒检测策略进行了研究与分析。主要体现在细粒度的CSI动作感知指纹库的构建,以及人体摔倒检测策略的设计这两个方面。本文的主要贡献可以总结为以下几点:(1)建立了基于CSI的细粒度动作感知指纹库。聚焦于人体动作的信息区间,通过分析CSI的幅值和相位信息特点,以及其对室内无线感知策略设计的影响机理,建立了能初步利用信道状态信息幅度、相位特性的无线感知指纹库;(2)设计了一种基于动作指纹库的摔倒检测策略。利用多入多出(MIMO)技术及空间分集特性提供的信息,实现权重投票融合。结合获取到的无线感知数据与分类识别相关理论,设计了单人体摔倒检测系统;(3)在考虑各种环境因素的条件下进行了广泛的验证实验。基于以上理论研究结果,提出了基于实测数据的改进实用方案。通过本文的研究有助于,在理论上初步揭示CSI和MIMO技术在无线环境感知应用中的性能潜力,并探索基于CSI的室内人体摔倒检测策略的可行性。在实践方面,设计了具有高可用性的无线感知与人体摔倒检测策略。


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