室內定位及跌倒辨識系統之開發

Abstract

由於現今醫療衛生技術日新月異，使得人類平均壽命越來越長，高齡人口快速增加，在高齡人口越來越多的情況下，老人照護的課題也備受重視。跌倒意外對於老年人而言，是危害健康的主要來源之一，尤其是對於獨居老年人來說，跌倒意外所造成的損傷更是嚴重。因此，如何防止老年人跌倒或降低跌倒所造成的損傷也成為國內外重要的研究議題。 本論文針對老人跌倒之議題，提出一個室內跌倒偵測系統的架構實作，希望開發出一種無需額外攜帶物品、適合使用於不同室內環境，且可讓使用者自行佈置之定位系統，並透過此系統偵測老人是否發生跌倒之意外事故，以便在老人跌倒時能夠提供最及時的幫助，得以將傷害降到最低。 在硬體方面，本研究利用開發的定位地板模組以及微處理器來實現室內定位方法中的實體接觸形式之概似法(proximity method)，此方法是利用使用者自身重量去觸動地板下的開關，並藉由微處理器去進行定位掃描法來得知其所在位置。另外，本研究開發之模組具備能讓使用者可依各自需求而能自由拆裝之功能、系統架設成本不會太過高昂且易佈置於各樣環境等特性。 在軟體方面，本研究使用MATLAB撰寫應用程式，包含即時定位監控以及定位歷程調閱兩大功能。其中即時定位監控可讓使用者進行即時室內定位，並會偵測室內人員是否發生跌倒事故，即時定位監控之功能包含控制微處理器的指令下達、定位掃描碼的分析、跌倒辨識以及定位和偵測結果的呈現。定位歷程調閱則是將之前定位的資料取出並做定位呈現，此功能可拿來做個人行為分析。 系統進行跌倒意外之辨識方法是先利用不同時間下定位結果的相關係數來判斷被定位者是否處在靜止狀態，當被定位者處在靜止狀態時，除了分析靜止的特徵之外，還一併分析靜止前兩秒之運動狀態，藉此來判斷其靜止狀態是否有可能是個案發生嚴重的跌倒所致。 本研究最後將系統架設於一室內空間，實際測試其定位以及跌倒辨識之性能。實驗證實了此定位系統的可行性，並找出會造成定位誤差之原因，例如地板的開關會因彈性疲勞而失去彈力，無法回復至斷路的狀態，造成系統誤判。在跌倒辨識的實驗裡，發現雖然定位系統的空間解析度不佳，無法從靜止時的靜態特徵得知個案確切的姿勢，但與動態特徵相比對後，仍然可以將跌倒事件偵測出來。 總結來說，本系統具備架設容易、成本合理以及定位功能無須額外攜帶物品等優點，若能有效改善地板模組的缺點，例如：開關彈性疲乏、地板與地板之間電路的連通等，便可實際應用於居家照護以及智慧家庭中。 關鍵詞：室內定位、實體接觸式概似法、跌倒偵測、老年人居家照護