基于MPU6050加速度传感器的跌倒检测与报警系统设计

基于MPU6050六轴传感器平衡小车的设计占华林;邹丽彬;欧阳烨【摘要】两轮自平衡小车是通过使用陀螺仪、加速度计等常用的姿态传感器来监测车身所处的俯仰状态和状态变化率,经数字控制中心处理与计算,再发出适当的指令给驱动电动机产生前进或后退的加速度,以保持车体前后平衡的状态.本设计选用STM32单片机作为主控制器,用MPU6050六轴传感器和两个陀螺仪传感器来检测车的状态,通过TB6612FNG控制小车的两个电机,让小车不断地处于新旧交替的平衡状态,实现了两轮小车的硬件控制系统.%Two wheel self balancing trolley monitors the pitch state and the rate of state change through the attitude sensors such as gyroscopes and accelerometers,via the digital control center processing and calculation,and then sends the appropriate instructions to the motor driven by the acceleration forward or backward in order to maintain the balance of the body.This project uses STM32 microcontroller as the main controller, detects the status of the car using MPU6050 six sensors and two axis gyroscopes sensors and controls two motors by TB6612FNG,lets the car constantly in a state of balance between the old and the new,thus reals the two wheel car hardware control system.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2017(000)021【总页数】2页(P10-11)【关键词】两轮自平衡小车;陀螺仪;MPU6050六轴传感器;加速度计【作者】占华林;邹丽彬;欧阳烨【作者单位】江西科技师范大学,江西南昌,330013;江西科技师范大学,江西南昌,330013;江西科技师范大学,江西南昌,330013【正文语种】中文最近几年，电子信息技术突飞猛进，移动机器人研究与开发越来越变得智能，已成为自然科学最活跃的领域之一，移动机器人也已经走进寻常百姓家。

基于六轴姿态传感器的跌倒远程报警系统的设计
跌倒是老年人常见的意外事故，可以导致骨折、脑部损伤和其他严重
伤害。

为了及时发现和处理跌倒事件，设计了一个基于六轴姿态传感器的
跌倒远程报警系统。

跌倒远程报警系统的设计包括三个主要部分：六轴姿态传感器，无线
通信模块和报警中心。

下面将对每个部分进行详细说明。

六轴姿态传感器是系统的核心组成部分。

它由加速度计和陀螺仪组成，用于检测人体的加速度和角速度。

当人体发生跌倒时，传感器可以检测到
人体的姿态变化，并生成相应的信号。

无线通信模块负责将传感器采集到的数据发送到报警中心。

这个模块
可以使用蓝牙、Wi-Fi或者移动网络进行通信。

当传感器检测到跌倒事件后，无线通信模块会将该事件的相关信息打包成数据包，并将其发送到报
警中心。

系统的设计还可以加入一些额外的功能，以提高跌倒预警的准确性和
效果。

例如，可以将传感器与人体生理参数监测设备结合起来，同时监测
心率、血压等指标。

这样可以提供更全面的健康信息，帮助及时判断跌倒
事件的严重程度。

总结来说，基于六轴姿态传感器的跌倒远程报警系统是一个能及时识
别老年人跌倒事件并发送报警信号的系统。

通过传感器、无线通信模块和
报警中心的协作，系统能快速响应跌倒事件，提供紧急救援和有效的保护
措施。

同时，可以结合其他功能和技术来提高系统的性能和功能。

这样的
系统有助于老年人的安全和健康，减少跌倒事故带来的风险和伤害。

随着人类生活水平的不断提高，人口老龄化成为一个全球性的发展趋势。

目前，我国已经进入了老龄化社会，老年人的身心健康问题得到人们更多的关注。

老年人因生理结构衰老和身体机能减退，发生意外跌倒的概率和频率非常高。

跌倒可以导致老年人身体组织挫伤、骨折甚至危及生命，并从心理上给老年人造成了压力和恐惧感。

实际上很多伤亡并不是由于意外跌倒本身造成的，而是由于跌倒发生后，老年人没有得到及时的救治造成的。

尤其现在社会上存在很多讹诈现象，导致人们不敢轻易伸出援助之手。

因此，在老年人发生跌倒后，如何尽早被发现，并发出求救信号进行及时救治变得格外重要。

为了老年人更健康地生活，研究设计一个老年人的跌倒检测与报警系统具有十分重要的研究价值和实际意义。

目前，研究开发人体跌倒检测系统方面的技术有很多种，最常见的是图像分析和加速度分析法。

都是基于视频图像分析的室内跌倒自动检测系统，这种技术准确性高，人体动作清晰可见，但需要多部摄像机同时工作，且暴露了用户的个人隐私，监测范围有限，受环境的影响也很大。

另一种加速度分析方法，主要基于微机电系统（Micro-Electromechanical System，MEMS）传感器。

MEMS 技术近几年得到了快速发展，广泛应用在跌倒检测、状态检测、运动检测等方面。

文献[7-9]都是利用MEMS技术进行人体跌倒检测的，目前国内一些基于MEMS 技术的跌到检测虽可较好实现跌倒检测，但大多计算量较大、设计复杂、价格昂贵，难以得到广泛的应用。

设计一种基于Arduino和三轴加速度传感器的跌倒检测报警系统，实时采集人体加速度参数和地理位置信息，应用于老年人意外跌倒后及时报警，兼具了性价比高、设计简单、实时性高、低功耗、可扩展的特点，实验证明了该系统的可行性和准确性。

1 系统总体设计跌倒检测报警系统由Arduino最小系统、加速度参数采集模块、GPS定位模块、GSM通信模块组成，其系统框图如图1所示。

图1 跌倒检测报警系统框图Arduino实时接收加速度参数采集模块传来的人体加速度参数值，单片机通过接收来的加速度值，经过跌倒检测算法来判断穿戴者的体态，如果检测出跌倒的发生，便触发跌倒报警机制。

跌倒检测方法及系统一、跌倒检测的重要性跌倒是老年人受伤和死亡的主要原因之一。

由于老年人身体机能下降，平衡能力和反应速度减弱，一旦跌倒，很容易导致骨折、头部受伤等严重伤害。

而且，如果跌倒后不能及时得到救助，长时间躺在地上可能会引发更严重的并发症，甚至危及生命。

因此，有效的跌倒检测方法和系统可以大大缩短救援时间，提高救援成功率，降低跌倒造成的伤害和损失。

二、常见的跌倒检测方法1、基于传感器的方法（1）加速度传感器加速度传感器是一种常用的跌倒检测传感器。

它可以测量物体在三个方向上的加速度变化。

当人体跌倒时，加速度会发生突然的变化，通过分析这些变化，可以判断是否发生了跌倒。

例如，在垂直方向上的加速度突然增大，然后迅速减小到接近零，同时在水平方向上也有较大的加速度变化，可能就表示发生了跌倒。

（2）陀螺仪传感器陀螺仪传感器可以测量物体的角速度。

通过监测人体的旋转角速度变化，也能够辅助判断跌倒事件。

比如，人体突然快速旋转或倾斜，可能是跌倒的迹象。

（3）压力传感器压力传感器可以安装在鞋底或座椅等位置。

当人体站立或坐下时，压力传感器会检测到相应的压力值。

如果压力值突然消失或发生异常变化，可能意味着跌倒。

2、基于图像的方法（1）摄像头监测通过在室内安装摄像头，实时获取人体的图像信息。

利用图像处理和计算机视觉技术，分析人体的姿态和动作。

如果检测到人体突然失去平衡并倒地，就可以判断为跌倒。

但这种方法可能会涉及到个人隐私问题，需要在使用时谨慎考虑。

（2）深度摄像头深度摄像头不仅能够获取图像，还能测量物体与摄像头之间的距离。

通过分析人体与周围环境的距离变化，以及人体的形状和姿态，来判断是否发生跌倒。

3、基于环境感知的方法（1）声音检测通过在室内安装声音传感器，检测人体跌倒时可能产生的声音，如重物落地声、人体撞击声等。

但这种方法容易受到环境噪音的干扰，准确性相对较低。

（2）雷达检测利用雷达技术可以检测人体的位置和运动状态。

当人体的运动轨迹出现异常，如突然下落或停滞，可能表示跌倒。

ＳＩＭ９００Ａ串口模块 ，该模块也通过串 口和 Ａｒｄｕｉｎ０单片机模块相连 ，单 随着现代社会 的发展 、生活水平 的提高 和老 龄化的加速 ，老人健 片机和 ＧＰＲＳ模块通过发送 ＡＴ指令建立连接和传送 数据 。 康问题越来越得到关注 ，人们不仅仅满 足于看病 ，并且要做 到预 防。其
中 ，老人健康和 日常养生保健问题是现 在医学 重点研究 的方 向。在 日 ２ 系统软件设计
【关键词 】Ａｒｄｕｉｎｏ；加速度 传感器；跌倒检测 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａｇｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｐｅｏｐｌｅ ｐａｙ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｄｅｒｓ．Ｔｈｅ ｆａ ｌｌｉｎｇ ｄｏｗｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｄｅＩｓ
【摘 要 】随着老龄化 的加速 ，老人健康的 问题越来越得到社会的关 注，其 中，跌倒是 危害老人健康的重要原 因。本文采 用 Ａｒｄｕｉｎｏ硬 件平
台、ＪＹ９０１加 速度传 感器模块和 ＳＩＭ９００Ａ串口 ＧＰＲＳ模块构建 了一种跌倒监测 系统。该 系统通过 串１３＇采集加速度 传感器模块 的运动数据 ，送到 单 片机进行跌倒检测 ，ＧＰＲＳ模块将跌倒状态发到服 务器远 端。该系统成本较低 ，能较精确地 实现跌倒检测。
ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃａｕｓｅ ｆｏｒ ｈａｒｍｉｎｇ ｔｈｅｉｒ ｈｅａｌｔｈ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｆａｌｌｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ａｒｄｕｉｎｏ ｐｌａｔｆｏｒｍ ．
ＪＹ９０１ ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ ａ ｎ ｄ
ＳＩＭ９００Ａ ＧＲＲＳ ｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｄａｔａ ｓｅｎｓｅｄ ｂｙ ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ ｉｓ ｓｅｎｔ ｔｏ ＭＣＵ ｆｏｒ ｆａｌｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｉｓ ａｌｓ０ ｓｅｎｔ ｔｏ ｓｅｒｖｅｒ ｂｖ

基于51单片机的防摔倒报警器设计与实现设计与实现基于51单片机的防摔倒报警器摔倒是老年人出现的常见问题之一，而老年人的骨骼和身体机能比较脆弱，如果不及时发现摔倒情况，可能会导致严重后果。

因此，设计一款基于51单片机的防摔倒报警器，可以及时监测老人的摔倒情况，发出报警信号，提醒周围的人们。

1.系统设计（1）摔倒检测模块：通过加速度传感器检测老人是否摔倒，加速度传感器可以感知老人体重在地面上的状态，如果发生突然的变化，则表示可能发生摔倒。

（2）报警模块：使用蜂鸣器作为报警器，当摔倒检测模块检测到摔倒事件时，触发报警模块发出蜂鸣声。

（3）控制模块：使用51单片机作为控制器，通过编程实现数据的采集、处理和控制，当摔倒事件发生时，控制报警模块发出报警信号。

2.系统原理加速度传感器的原理是基于质量对加速度的感知，当有外力作用于传感器上时，传感器将产生电压变化。

通过对加速度传感器的信号进行采样和处理，可以得到老人体重在地面上的状态。

当传感器监测到摔倒事件时，会向51单片机发送一个信号，51单片机接收到信号后，会触发报警器发出报警声。

3.系统实现（1）硬件设计：硬件部分主要由51单片机、加速度传感器、蜂鸣器和其他必要的电路元件组成。

将加速度传感器与51单片机连接，通过IO口进行数据传输。

将蜂鸣器与51单片机连接，通过IO口进行控制。

（2）软件编程：软件部分主要包括数据采集、数据处理和报警控制三个部分。

首先，在数据采集过程中，通过读取加速度传感器的数值，获取老人体重在地面上的状态。

然后，在数据处理过程中，判断传感器数值是否发生突然变化，如果发生变化，则说明摔倒事件发生。

最后，在报警控制过程中，触发报警器发出报警声，可以通过设置蜂鸣器的IO口为高电平来实现。

4.系统应用总结：。

《传感器与检测技术》跌倒检测器摘要：随着人口老龄化进程的加快，老年人监护和医疗问题正成为一个重大的社会问题。

老年人意外受伤害的首要原因就是跌倒，因此，研究助老产品——跌倒检测器，将大大改善老年人的健康品质，对构建和谐社会的意义重大。

本课题设计了一种基于多传感器的老年人跌倒检测报警系统，依托嵌入式单片机STM32F101R8T6，利用普通的加速度传感器，对人体的空间三个方向的加速度值进行采集，倾角传感器采集人体的前后和左右倾角值，并且脚底压力传感器感知脚部的压力值。

关键词：跌倒检测，多传感器，倾角传感器1 前言1.1 课题背景21世纪的来临，使全世界范围内人口老年化的进程加快，在这种全球趋势的情形下，中国也不例外，随着我国人口老年化进程的加剧，社会对这一群体的健康保障将承担越来越艰巨的责任。

年龄的增长，身体解剖组织结构和生理代谢发生变化，由于自身疾病或者外界的影响，老年人常会发生意外跌倒，有时候甚至是健康的老年人也会发生，据国外研究机构统计，约有的超过65岁的老人平均每年发生一次跌倒，且随着年纪的增加，概率也增加，而本身身体有病痛或者伤害的老人，就更容易发生意外的跌倒。

而跌倒次数巨大的背后，是由跌倒带来的辅助治疗所需消耗的高昂费用，以及照顾跌倒人群消耗的巨额社会资源，有研究表明，社会支付的医疗费用超过50万亿元，而付出的代价则为160-800万亿元人民币。

然而，跌倒造成的伤害不仅体现在身体的即时受伤，还体现在未得到及时的帮助而造成的所有后续恶劣影响。

所以，针对跌倒问题，除了做好事先防范工作之外，如安全教育等，还应该在发生跌倒时，最快的将受伤人员送往医院进行救治，所以发明一个能够实时监测到跌倒并通知医护人员救治的产品很重要。

1.2 国内外研究现状目前对老年人跌倒检测技术相关研究主要的研究成果是利用加速度传感器检测装置,监测在跌倒事件发生时人体各方向加速度值，利用阈值检测或者模式识别的方法，对老年人的身体姿势状态进行实时检测，算法判断到处于跌倒状态后，再利用远程无线报警系统进行报警，通知护理人员进行救治，实现老年人的远程监护。

基于加速度传感器的老年人跌倒检测装置设计
李冬;梁山
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2008(27)9
【摘要】为了提供老年人安全保障和保护用户隐私,设计了一种基于加速度传感器的跌倒检测装置.针对独居老人的特点,结合微传感器、数字信号处理以及无线传输等技术,利用人体运动产生的加速度,提出了一种鲁棒的跌倒算法.该装置在人体佩戴实验中,可以区分出正常人体活动与跌倒事件,自动发出跌倒报警信号,从而使用户在尽可能短的时间内得到医疗救护.
【总页数】4页(P85-88)
【作者】李冬;梁山
【作者单位】重庆大学,自动化学院,重庆,400044;重庆大学,自动化学院,重
庆,400044
【正文语种】中文
【中图分类】TP212.9
【相关文献】
1.基于手机短信息的老年人跌倒检测装置 [J], 赵如如;吴海翔;游苗苗;李星宇;胡良冈;黄敏
2.基于 MMA7660加速度传感器的老人跌倒检测装置 [J], 章小兵;祝寅
3.单片加速度传感器的列尾脱钩检测装置的设计 [J], 陈永翾;陈向东
4.基于加速度传感器的运动检测装置 [J], 贺发文;许荣谊;汪文海;尤明辉;李立锋
5.基于加速度传感器的低功耗居家用水行为检测装置 [J], 郑桂林;游孟;苏文鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基金项目：陕西省商洛市科技局项目（ｓｋ２０１６－３７）作者简介：汤引生（１９７７－），男，大荔人，高级实验师，本科，学士，研究方向：物理实验教学。

文章编号：１００７－７５７Ｘ（２０１９）０２－００４２－０３基于三轴加速度传感器的老年人摔倒检测算法的设计与实现汤引生，　谢楠，　何建强（商洛学院电子信息与电气工程学院，商洛７２６０００）摘　要：设计了基于三轴加速度传感器的老年人摔倒检测算法，硬件上使用三轴加速度传感器提高老年人摔倒检测的精度，使用低功耗单片机降低检测设备的功耗，采集并处理人体三轴加速度数据，根据这些数据信息，建立摔倒检测阈值点判断算法，确定其中的关键参数从而提高检测算法精度。

通过对老年人日常行为和摔倒行为进行分类和仿真实验，从而获取相应的实验数据，用阈值点摔倒检测算法进行验证。

该系统实现了低功耗长周期的工作，可有效检测出老年人摔倒行为并可发送短信提醒。

关键词：三轴加速度传感器；单片机；摔倒检测算法中图分类号：ＴＰ３９１．４１ 文献标志码：ＡＤｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｅｎｉｌｅ　Ｆａｌｌ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ＡｌｇｏｒｉｔｈｍＢａｓｅｄ　ｏｎ　Ｔｒｉａｘｉａｌ　ＡｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒＴＡＮＧ　Ｙｉｎｓｈｅｎｇ，ＸＩＥ　Ｎａｎ，ＨＥ　Ｊｉａｎｑｉａｎｇ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｌｕｏ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｌｕｏ　７２６０００）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｆｏｒ　ｏｌｄ　ｐｅｏｐｌｅ＇ｓ　ｆａｌｌ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｒｉａｘｉａｌ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｏ．Ｔｈｅ　ｔｒｉａｘｉａｌ　ａｃｃｅｌ－ｅｒａｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｏｒ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｆａｌｌ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ａ　ｌｏｗ　ｐｏｗｅｒ　ＳＣＭ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｃｏｌ－ｌｅｃｔ　ａｎｄ　ｄｅａｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｒｉａｘｉａｌ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｕｍａｎ　ｂｏｄｙ，ａｎｄ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　ａ　ｍｏｄｅｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅｓｅ　ｄａｔａ．Ｔｈｅ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｏｆｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｌａｓｓｉ－ｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄａｉｌｙ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ａｎｄ　ｆａｌｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｌｄ　ｐｅｏｐｌｅ，ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｄａ－ｔａ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　ｆａｌｌ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｖｅｒｉｆｙ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｃｈｉｅｖｅｓ　ｌｏｗ　ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｃａｎｗｏｒｋ　ｗｉｔｈ　ａ　ｌｏｎｇ　ｃｙｃｌｅ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｄｅｔｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｆａｌｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｌｄ　ｐｅｏｐｌｅ　ａｎｄ　ｓｅｎｄｓ　ＳＭＳ　ａｌｅｒｔｓ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｔｒｉａｘｉａｌ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｏｒ；Ｓｉｎｇｌｅ　ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ；Ｔｕｍｂｌｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ０　引言截至２０１７年底，我国６０岁及以上老年人口有２．４１亿人，占总人口１７．３％，而且这个比例还将不断攀升。

０ 引 言 姿态检测在导航控制 、智能设备 、医疗 器械 、基 站天线等
范畴得 到广泛的应用 Ｊ。国内外对姿态测 量这一热点进行 了大量探索和研究。浙江大学利用 加速度计传感 器对人体 实时监测 ，实现 了人体跌倒监测 Ｊ。国防科技大学利用惯性 器件传感器 ，实现 了对机器人水平姿态 的检测 。哈尔滨工 业 大学 同样利用惯性传感器对机器人进行 姿态 的检测 ，并且 取得 了卓著 的成果 Ｊ。美 国密 歇根大学 的机 械工程系通过 将姿态检测模块安装到棒球及垒球的内部 ，实现了实时监测 棒球或者垒球在运动过程 中的运动轨迹 Ｊ。
（１．杭州 电子科技大 学 通信 ＂Ｉ－程学院 ，浙江 杭 州 ３１００１８；２．杭州 电子科技大 学 电子信 息学院 ，浙江 杭州 ３１００１８）
摘 要 ：以 ＡＲＭ．ＬＰＣ１７８８为核心 的嵌入 式芯片平 台，采用 ９轴运 动处 理传感器 ＭＰＵ６０５０，通过对 数字运
动处理 （ＤＭＰ）数据库 的成功移植 ，经 由四元数解算得到准确 、可靠 的数 据 ；采 用广义延 拓插值模型对 数据
中 图分 类 号 ：ＴＮ４０７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１０００－９７８７（２０１８）Ｏ４－ ０１０１－０３
１Ｊ Ｊｅｓ‘ｌ Ｒｎ ｏＩｎ ｐｏｓｔ· ｕｒｅ ｍ ｅａＳＵｒｌ● ｎｇ ｓｙｓｔ· ｅｍ 一Ｄ ａＳ
ＨＵＡＮＧ Ｊｉｎ—ｐｅｎｇ ，ＳＨＡＮＧ Ｊｕｎ．ｎａ ，ＹＵＥ Ｋｅ．ｑｉａｎｇ。 （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｄｉａｎｚｉ Ｕｎ ｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１８，Ｃｈｉｎａ；
本 文 利 用 基 于 微 机 电 系 统 （ｍｉｃｒｏ—ｅｌｅｃｔｒｏ—ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ，ＭＥＭＳ）技术 的传 感器 ＭＰＵ６０５０进行 姿 态解 算 ，其

Luggage anti-theft system based on accelerometer distance measurement Han Fuchang，Peng Yinan，Yan Ting，Zhang Ping
（School of Control Science and Engineering，Hebei University of Technology，Tianjin 300130，China） Abstract：In order to improve the intelligence and safety of the luggage and solve the problem of safe security of the luggage，this paper proposes a luggage anti-theft system based on accelerometer distance measurement.The system consists of MPU6050 accelerometer，STM32 microcontroller，LM317 power module，Bluetooth module，and buzzer.The system uses the MPU6050 accelerometer to measure the distance of the abnormal movement of the luggage to determine the safety state of the luggage.The median filtering algorithm is used to attenuate the acceleration drift error and acceleration mutation error in the MPU6050 accelerometer measurement.In order to fit the actual motion state of the object by the acceleration better，the acceleration data is preprocessed by using Newton interpolation，and a smoother acceleration change curve is obtained.Finally，the trapezoidal acceleration data is integrated to obtain the detection value of the object motion.When the object movement distance exceeds the threshold distance within the set time interval，the microcontroller will send an alarm message to the user’s APP via the Bluetooth module.The experimental and simulation results show that the anti-theft algorithm can effectively improve the distance measurement accuracy of the system and reduce the probability of misjudgment of the security state. Key words：Distance detection；MPU6050 Accelerometer；Acceleration drift；Acceleration mutation；Median filter

基于MPU6050的INS惯性导航和实时姿态检测系统1.项目目标及功能说明1.1项目目标学习使用正点原子探索者开发板，并熟悉开发板上的MPU6050六轴传感器的工作原理和各函数的调用过程。

同时学习开发板的扩展接口，尝试在开发板上扩展蓝牙模块，并实现开发板与手机等含有蓝牙模块的电子设备通过蓝牙连接并进行数据的传输。

在完成上述内容的基础上，实现将MPU6050六轴传感器的加速度计和陀螺仪的数据传送到手机上，在手机上实现陀螺仪的变化效果展示。

同时通过串口将MPU6050数据传送到电脑上，通过Matlab编程处理数据，实现惯性导航的简单展示。

1.2系统功能说明系统最主要的功能有两个：一个是在手机端能够展示开发板上MPU6050陀螺仪的姿态变化，通过一个立方体的转动来表示陀螺仪的转动；另一个是在电脑端能够读取MPU6050的数据，并通过对数据的处理还原数据中存储的MPU6050的姿态变化，简单展现出惯性导航的效果。

在实现系统最主要的两个功能过程中，还需要实现一些基础功能。

开发板能够通过蓝牙与手机连接并传输数据；开发板能够通过串口将数据发送出去；在电脑端能够读取开发板上串口输出的数据等。

2.需求分析●惯性导航系统用于各种运动机具中，包括飞机、潜艇、航天飞机等运输工具及导弹，然而成本及复杂性限制了其可以应用的场合。

但是，存在一种情形：卫星一旦突然因故障、敌方打击或干扰（如太阳风暴）等原因无法提供服务，这对依赖GPS、北斗等卫星导航系统作为唯一PNT（Position、Navigation、Time）信息来源的系统来说可能是致命的灾难。

作为目前为止卫星导航系统最好的备援——惯性导航系统（INS），将于届时发挥出巨大的作用，其精度完全可以媲美GPS等卫星导航系统。

并且它不需要外部参考就可确定当前位置、方向及速度，从而使它自然地不受外界的干扰和欺骗。

定位、导航和授时服务对军队而言就像氧气对人类一样不可或缺，因此通过研究新机理、研制新设备、开发新算法，以摆脱人员和系统设备对GPS的依赖，具有极大的战略意义。

基于ARM与MPU6050的测姿系统设计黄金鹏;尚俊娜;岳克强【摘要】以ARM-LPC1788为核心的嵌入式芯片平台,采用9轴运动处理传感器MPU6050,通过对数字运动处理(DMP)数据库的成功移植,经由四元数解算得到准确、可靠的数据;采用广义延拓插值模型对数据进行优化处理以消除抖动误差,使最终姿态值更加稳定.测试结果表明:系统能够实时采集当前装置的准确姿态信息,测量偏差小于0.1°,且能够稳定可靠的工作,为需要姿态信息的嵌入式系统提供了更加稳定准确的参考标准.%Taking ARM-LPC1788 as core of embedded chip platform,by using MPU6050 9-axis motion sensor, through the successful transplantation of digital motion processing(DMP)databases and calculation of quaternions,and accurate and reliable date are obtained. Generalized extended interpolation model is used to optimize and process data to eliminate jitter error,in order to make the attitude value more stable.The results show that this system can real-time collect the exact attitude information of current device in real time,the measurement deviation is less than 0.1 °,and it is able to work reliably and stably,which provides more stable and accurate reference standard for embedded systems that needs posture information.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2018(037)004【总页数】4页(P101-103,107)【关键词】ARM-LPC1788;MPU6050;数字运动处理移植;广义延拓插值模型;测姿系统【作者】黄金鹏;尚俊娜;岳克强【作者单位】杭州电子科技大学通信工程学院,浙江杭州310018;杭州电子科技大学通信工程学院,浙江杭州310018;杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TN4070 引言姿态检测在导航控制、智能设备、医疗器械、基站天线等范畴得到广泛的应用[1]。

仅翻译了有用部分——By LeeDy.Li2013.1.7《MPU-6000/MPU-6050产品说明书》1.版本更新2.应用范围3.产品简介MPU-60X0是全球首例9轴运动处理传感器。

它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS 加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP（Digital Motion Processor），可用I2C 接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。

扩展之后就可以通过其I2C或SPI接口输出一个9轴的信号（SPI接口仅在MPU-6000可用）。

MPU-60X0也可以通过其I2C接口连接非惯性的数字传感器，比如压力传感器。

MPU-60X0对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。

为了精确跟踪快速和慢速的运动，传感器的测量范围都是用户可控的，陀螺仪可测范围为±250，±500，±1000，±2000°/秒（dps），加速度计可测范围为±2，±4，±8，±16g。

一个片上1024字节的FIFO，有助于降低系统功耗。

和所有设备寄存器之间的通信采用400kHz的I2C接口或1MHz的SPI接口（SPI仅MPU-6000可用）。

对于需要高速传输的应用，对寄存器的读取和中断可用20MHz的SPI。

另外，片上还内嵌了一个温度传感器和在工作环境下仅有±1%变动的振荡器。

芯片尺寸4×4×0.9mm，采用QFN封装（无引线方形封装），可承受最大10000g的冲击，并有可编程的低通滤波器。

关于电源，MPU-60X0可支持VDD范围2.5V±5%，3.0V±5%，或3.3V±5%。

另外MPU-6050还有一个VLOGIC引脚，用来为I2C输出提供逻辑电平。

VLOGIC电压可取1.8±5%或者VDD。