基于Android平台的“老吾老”系统

但婷婷++杨扬

摘 要本文主要介绍了一款基于Android平台，借助Android studio等开发工具进行研发的一款手机APP。该设计利用传感器、无线通信、GPS定位、语音合成等技术设计了一款基于Android 平台的老人摔倒检测软件。老人平时将手机带在身上，当发生摔倒的时候，Android智能手机自带的加速度传感器会自动检测老人是否跌倒，一旦检测到老人摔倒，系统会进行语音呼救，同时利用GPS对老人摔倒的方位进行定位，然后将具体位置以短信形式发送至亲人手机，并报警求助于医护人员，这样可以解决老年人无人看护的问题。

【关键词】Android 定位系统 跌倒检测 语音呼救 拨打电话 发送短信

随着经济和医疗产业的迅速发展，人类的寿命随之延长，我国人口的老龄化也逐渐增加，同时也频现“空巢老人”的现象。老人的身体各机能也逐渐退化，使老人群出现跌倒的意外情况逐渐增加，老人跌倒无人问津的现象已是屡见不鲜。所以，老人如何求救成了我们亟需解决的问题。目前，市场上出现了许多摔倒报警系统，但其便携性和方便度均不高。

1 项目软件横向对比分析

（1）基于传感器的人体姿态识别自主启用报警系统。该装备通过无线传输器将报警信息发送到相应的基站，从而实现报警信息的传递。当老人摔倒后，自主按下按钮，实现报警，后台通过专业人员实现对报警信号的转发与管理。比如：立刻告知报警老人的亲友或医生等。飞利浦个人急救报警系统已在发达国家投入使用。此系统需要老人自主启动报警系统，故此系统存在一定的安全隐患，老人无意识时，将失去该系统的报警功能。

（2）基于机器视觉的人体姿态摔倒报警系统。该设备主要是用视频图像检测设备实时捕捉老年人的活动，当老人在图像信息中出现非正常情况下身体移动或位置姿态变化时，检测摔倒行为的发生，实现自动报警。这种设备的优点在于老人不用佩戴任何的装备，有利于老人身体的自由活动。缺点是存在空间局限性，并且这种摔倒报警系统还可能侵犯老人的隐私。

（3）气囊类被动安全保护装置。早稻田大学的井上昌男等学者利用加速度传感器，经过统计和反复的试验，确定了在老人摔倒时的加速度大于某一特定阈值的时候判断为老人摔倒前的预警状态。判断为预警状态后，有充足的的时间启动气囊，从而减少给老人带来的伤害。（气囊可在100ms内充气，用于在老人摔倒时对其头部和臀部实现保护）。这种装备还必须由老人自主开启，精度不高，不利于保护失去自理能力的老人。

因此，设计一款使用便携性强，使用难度低，准确性强，并且可以应用于移动终端上的摔倒报警系统是我们的设计目的。Android平台支持各种应用的开发，为开发者提供了便携灵活的开发接口。因此，选择Android平台来开发摔倒检测报警系统软件，达到定位准确，及时反应的要求。

2 系統设计环境

开发软件：Android studio

开发语言：Java

开发框架：百度地图和科大讯飞语音

运行环境：Android 6.0.1

硬件环境：带有加速度传感器和角度传感器的Android智能手机

3 系统功能模块设计

3.1 联系人设置功能

本系统可设置五位联系人，家属可以自己定义，该联系人就是我们要求就的对象，同时设置120报警求救电话。

3.2 跌倒检测功能

当老人发生摔倒时，此时老人失去平衡，身体会发生倾斜，从而身体重心会产生一个较大的加速度，我们将用加速度的值来判断老人是否摔倒，手机自带加速度传感器能检测出三维空间中的加速度，本文采用SMV阈值的跌倒检测方法，该方法的优点在于忽略了加速度的空间方向，将空间加速度进行矢量和运算，将矢量和与阈值相比来初步判断是否跌倒。经过大量实验，设定阈值（19.0-30.0）一旦加速度属于该阈值内我们就计数一次，次数大于4次，我们就初步判定老人摔倒。

3.3 定位功能

在本系统中，首先向百度地图巧取API Key，首先初始化百度地图SDK，进行location client位置客户端对象属性配置，接着通过手机GPS进行定位，得到经纬度，然后判断位置是否发生改变，若改变则回调获取经纬度，否则继续判断位置是否改变，最后，通过调用百度地图API将经纬度解析成地址信息。同时将定位信息以特定格式发给联系人，“**，我摔倒了，请速来营救^_^！地址：*****”！至此，完成了定位功能的实现。

3.4 人体摔倒自动语音呼救功能

老人一旦跌倒，就要能够自动语音呼救，本系统调用科大讯飞的语音接口，先进行初始化，启动科大讯飞服务，导入SDK，给定特定的文本“老人摔倒了，救命，救命，救命，谢谢！”，从而进行自动呼救模式。

3.5 设置功能

系统要能够设置是否开机启动软件和是否开启跌倒报警，以便老人能够灵活处理。对系统进行设置是系统功能的要素，一个好的系统应该能够根据用户的需求对系统进行灵活设置。

3.6 人机交互功能

要实现老人一摔倒就立刻报警的功能，就必须建立人机交互的机制，老人要能够和系统“讲话”（主界面，联系人设置界面，个人信息界面等），从而实现有效地报警机制。一旦老人发生摔倒，系统迅速做出报警，从而有效的进行营救。

3.7 自动发送短信、拨打求救报警电话功能

本文通过电话函数接口和SMS函数接口进行操作，当前期系统判定老人摔倒了，我们此时设定了缓冲时间，如果老人没有摔倒，他可以选择不拨打电话或发送短信，以便系统发生误判，如在60s内老人无反应，即：加速度达到系统所设定的阈值时，老人无响应，那么就一定要能够发出“求救”信息。因此，当老人摔倒时，必须要能够自动发送短信，自动拨打电话，从而能够连接到通信机制，进行信息的传输，以致于老人能够获得求救。

4 总结

本文主要的研究总结如下：

（1）采用手机自带的传感器，轻巧便捷，可随身携带。

（2）使用Android的GPS获得经纬度，然后访问百度地图服务器，进行解析地址，通过短信发送给所设置的联系人，并实现拨打120电话来实现老人跌倒后的求救过程。

（3）采用SMV阈值算法来计算加速度，以降低误报率，提高准确率。

（4）进行自动语音呼救，从而尽快将老人送入医院。

（通讯作者：杨扬）

参考文献

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[3]曹军.基于SMS的远程控制系统在汽车防盗中的应用[J].合肥：合肥工业大学，2008.

[4]赵祥欣.基于三维加速度传感器的跌倒监测研究[D].杭州：浙江大学，2008.

作者简介

但婷婷（1994-），女，四川省大英县人。学生，云南师范大学在读研究生，研究方向为软件工程。

杨扬（1980-），男，云南省昆明市人。本文通讯作者，博士，云南师范大学信息学院讲师，2007年获得日本早稻田大学计算机硕士学位，2013年获得新加坡国立大学NGS博士学位，主要研究方向为医学图像配准，地理空间信息技术，人体咀嚼系统。

作者单位

云南师范大学 云南省昆明市 650500