[0001] 本实用新型涉及一种跌倒雷达侦测系统，具体是一种侦测跌倒事故的雷达侦测系统。

[0002] 为了及时发现跌倒事故，市面上出现了不同类别的检测系统；如中国专利文献CN217213135U公开了一种基于毫米波雷达的跌倒检测装置、中国专利文献CN210631226U公开了一种跌倒检测装置、及中国专利文献CN214750815U公开了一种基于毫米波雷达的浴室跌倒检测装置等；为了方便雷达大范围采集相关数据，各系统中的雷达装置分别优选安装于天花板上，如中国专利文献CN214750815U说明书第0031段还公开了“……雷达装置2安装于浴室内1内部顶部天花板中间，不断向下发射毫米波……”。对于雷达装置的安装，由于其需要安装到天花板，所以现有安装方式是重新布设电源线到天花板为雷达装置供电，显然现有安装方式不但麻烦、而且效率低，后期布设的电源线一般是外露于墙壁和天花板，影响美观；因此，需要对现有的检测系统做进一步改进。实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种侦测跌倒事故的雷达侦测系统，本雷达侦测系统中，侦测雷达与用电终端共用电源线，使侦测雷达的安装更加简单方便。

[0004] 本实用新型的目的是这样实现的：

[0005] 一种侦测跌倒事故的雷达侦测系统，包括，

[0006] 侦测雷达，包括用于产生射频讯号的讯号发生器、用于发射或接收射频讯号的侦测天线、把接收的射频讯号转换成数字信号的A/D转换器、把数字信号转换成侦测参数的信号处理器、用于分析处理侦测参数以判断是否有人跌倒的中央处理器或单片机；所述侦测参数包括角度、位置、距离和速度中一项或两项以上；

[0007] 云端服务器，

[0008] 客户端，包括管理终端和移动终端中的一种或两种；

[0009] 单控双输出模块，为所述侦测雷达不间断供电，为用电终端进行开关式供电；

[0010] 所述侦测雷达设置于侦测场所中；所述云端服务器分别通讯连接所述侦测雷达和所述客户端；所述中央处理器或所述单片机向所述云端服务器和所述客户端发送跌倒信息；所述侦测雷达通过所述单控双输出模块电连接城市电网。

[0011] 作为一具体方案，还包括供侦测对象与客户端进行实时对话的对话装置，所述对话装置通讯连接所述云端服务器；所述对话装置包括，

[0012] 音频播报模块，用于播报源自客户端的语音信息；

[0013] 音频接收模块，用于采集侦测对象的语音信息。

[0014] 作为又一具体方案，当本雷达侦测系统应用于非浴室/厕所等容易出现跌倒且有隐私要求的场所时，本雷达侦测系统还包括摄像装置，所述摄像装置通讯连接所述云端服务器；所述摄像装置包括用于采集侦测现场的影像信息的影像拍摄模块。

[0015] 作为又一具体方案，所述侦测雷达通过电源线电连接侦测场所中的电源插头，保持所述侦测雷达电连接城市电网。

[0016] 作为又一具体方案，所述侦测雷达设置于侦测现场顶部；所述单控双输出模块上设置有常闭电路和无线开关电路；所述常闭电路电连接所述侦测雷达，以为所述侦测雷达不间断供电；所述无线开关电路电连接侦测场所上的用电终端，所述无线开关电路上电源的无线通断可控。

[0017] 作为又一具体方案，所述单控双输出模块还包括用于调整电压电流的开关电源，所述侦测雷达通过开关电源电连接城市电网。

[0018] 作为又一具体方案，所述无线开关电路上设置有开关控制模块、无线通讯模块、及自动闭合开关，所述开关控制模块分别电连接所述无线通讯模块和所述自动闭合开关；当所述无线通讯模块接收到无线开关信号时，所述开关控制模块通过所述自动闭合开关控制电路通断。

[0019] 作为又一具体方案，所述用电终端包括照明灯具；所述单控双输出模块上设置有用于安装连接灯座的接电头、及用于安装连接照明灯具的灯槽。

[0020] 上述雷达侦测系统的侦测方法，包括以下步骤，

[0021] 步骤一，信号抽取：所述A/D转换器接收反射回来的全部讯号，然后所述A/D转换器从全部讯号中抽取经侦测对象反射的射频讯号，并把该射频讯号由模拟信号转成数字信号，数字信号再通过傅立叶变换法转换成频域信号；

[0022] 步骤二，多普勒图像呈现：把频域信号以热图方式进行可视化呈现，进而得到对应的多普勒图像；

[0023] 步骤三，预处理：从所述多普勒图像中去除杂讯，保留从侦测对象反射回来的有效无线电波；所述杂讯是指从非侦测对象反射回来的无线电波；

[0024] 步骤四，缩放：把所述多普勒图像中的线性标度转换成分贝标度，转换后可滤走部分噪音，使所述中央处理器或单片机更易辨认是否跌倒；

[0025] 步骤五，非监督式帧表示：对频域信号以卷积神经网络及线性整流函式模型作处理；

[0026] 步骤六，跌倒侦测：以线性整流函式模型判断侦测对象是不是跌倒。

[0027] 作为一具体方案，非监督式帧表示的目的是进行特征提取，即从多普勒图像中提取最有用的信息。

[0028] 作为又一具体方案，所述卷积神经网络由一组Nf个过滤器定义，每个过滤器都由一个D×D矩阵定义；当进行多普勒图像处理时，所述过滤器将用于对每个多普勒图像执行2D卷积；当使用Nf个过滤器时，卷积神经网络将输出Nf次经过滤的多普勒图像。

[0029] 作为又一具体方案，当输入的多普勒图像大小由L×M矩阵定义，则卷积神经网络输出L×M×Nf数据立方体；然后将其重新排列在单个向量中，该向量由全连接FC神经网络处理，以生成特征列表；所述全连接FC神经网络由Nn个神经元组成。

[0030] 作为又一具体方案，当卷积神经网络处理过程中、多普勒图像尺寸减小时，卷积神经网络输出以下数据立方体：(L/2)×(M/2)×Nf。

[0031] 作为又一具体方案，所述多普勒图像由时间t内若干帧画面组成，时间t为1‑7s。

[0032] 本实用新型的有益效果如下：

[0033] 本雷达侦测系统中的侦测雷达通过单控双输出模块电连接城市电网，该单控双输出模块既能为侦测雷达不间断供电，也可以为用电终端进行开关式供电(即通过遥控器或开关等实现通断电控制)，在原有的电源线上设置单控双输出模块可有效实现侦测雷达和用电终端的供电，由于省去了重新布设电源线的工作，所以安装方便快捷，而且不会影响墙壁和天花板外观。

[0034] 本雷达侦测系统是基于行为跌倒实施侦测，通过云端服务器和客户端等可及时通知监护人，适用于浴室/厕所等容易出现跌倒和有隐私要求的场所；侦测雷达上的雷达芯片通过侦测天线向外发射射频讯号，射频讯号在撞到环境中的物体后反射至侦测天线，并通过A/D转换器转换成数字信号，该数字信号在信号处理器上转换成角度、位置、距离、速度等侦测参数，中央处理器(或单片机)根据侦测参数判断是否有人跌倒，并通过通讯模块向云端服务器和客户端发送判断结果；本系统把数字信号通过傅立叶变换转换成频域信号，并把频域信号以热图方式可视化呈现，构成对应的多普勒图像，侦测对象的每个动作占据多帧距离，频域信号以CNN及ReLu模型进行处理，最终以ReLu模型判断侦测对象是不是跌倒。本雷达侦测系统能准确、及时侦测跌倒事故，而且可判定多种跌倒动作，而且能有效区分人和动物。

[0049] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

[0050] 第一实施例：

[0051] 参见图1‑图12，本实施例涉及的侦测跌倒事故的雷达侦测系统，包括，[0052] 侦测雷达100，包括用于产生射频讯号的讯号发生器、用于发射或接收射频讯号的侦测天线、把接收的射频讯号转换成数字信号的A/D转换器、把数字信号转换成侦测参数的信号处理器、用于分析处理侦测参数以判断是否有人跌倒的中央处理器(或单片机)；侦测参数包括角度、位置、距离和速度中一项或两项以上；讯号发生器和信号处理器共同整合于雷达芯片中；中央处理器包括若干个用于分析处理侦测参数的神经元；

[0053] 云端服务器，对各项数据进行储存、分析、处理和管理；

[0054] 客户端，包括管理终端和移动终端中的一种或两种；其中，管理终端包括个人PC电脑等，移动终端包括智能手机等；

[0055] 单控双输出模块200，为侦测雷达100不间断供电，为用电终端进行开关式供电；

[0056] 侦测雷达100设置于侦测场所中；云端服务器分别通讯连接侦测雷达100和客户端；中央处理器向云端服务器和客户端发送跌倒信息；本实施例中的射频讯号为60Ghz的毫米波；侦测雷达100通过单控双输出模块200电连接城市电网，以从城市电网上获得电能。

[0057] 本雷达侦测系统中的侦测雷达通过单控双输出模块电连接城市电网，该单控双输出模块既能为侦测雷达不间断供电，也可以为用电终端进行开关式供电(即通过遥控器或开关等实现通断电控制)，在原有的电源线上设置单控双输出模块可有效实现侦测雷达和用电终端的供电，由于省去了重新布设电源线的工作，所以安装方便快捷，而且不会影响墙壁和天花板外观。

[0058] 进一步地，本雷达侦测系统还包括供侦测对象与客户端进行实时对话的对话装置，对话装置通讯连接所述云端服务器；对话装置包括，

[0059] 音频播报模块，用于播报源自客户端的语音信息；

[0060] 音频接收模块，用于采集侦测对象的语音信息。

[0061] 进一步地，当本雷达侦测系统应用于非浴室/厕所等容易出现跌倒且有隐私要求的场所时，本雷达侦测系统还包括摄像装置，摄像装置通讯连接云端服务器；摄像装置包括用于采集侦测现场的影像信息的影像拍摄模块。

[0062] 进一步地，侦测雷达100设置于侦测现场顶部；单控双输出模块200上设置有常闭电路201和无线开关电路202；常闭电路201电连接侦测雷达100，以为侦测雷达100不间断供电；无线开关电路202一端电连接侦测场所上的用电终端(如照明灯具300等)、另一端电连接城市电网；无线开关电路202上电源的通断通过无线遥控开关可控；本实施例中的侦测雷达100安装于侦测现场的天花板，检测范围从1.6m(宽)×1.6m(长)×2.0m(高)到5m(宽)×6m(长)×4m(高)，视野为120°。

[0063] 本实施例中的侦测雷达100以浴室安装为例，至少有以下安装方案：

[0064] 方案一，侦测雷达100通过外置开关变压器(图中未示出，外置开关变压器用于把城市电网的高压电转换成低压电，相关的结构原理等为现有技术，这里不再详细分析说明)电连接浴室墙壁上的电源插头，保持侦测雷达100电连接城市电网，保证侦测雷达100有效工作；

[0065] 方案二，参见图6，当浴室不具备任何电源插头时，则考虑共用浴室内用电终端(如照明灯具300等)的电源；具体地，在浴室中安装单控双输出模块200，侦测雷达100电连接单控双输出模块200中的常闭电路201，确保一直提供电源给侦测雷达100；用电终端电连接无线开关电路202，同时搭配无线遥控开关控制无线开关电路202的电源通断，保证用户能控制用电终端开关的同时，也确保为侦测雷达100能提供全天候供电保障；

[0066] 进一步地，单控双输出模块200还包括用于调整电压电流(把城市电网电压降低至合适电压，电流转换成合适电流)的开关电源203；即城市电网中的高压电经开关电源203处理后降压成低压电，城市电网中的交流电转换成直流电，并供侦测雷达100使用，确保侦测雷达100可以正常运行；

[0067] 进一步地，无线开关电路202上设置有开关控制模块2021、无线通讯模块2022、及自动闭合开关2023，开关控制模块2021分别电连接无线通讯模块2022和自动闭合开关2023；本实施例中的无线开关电路202与无线遥控开关400配套，无线遥控开关400向无线开关电路202发送无线开关信号；当无线通讯模块2022接收到无线开关信号时，开关控制模块
2021通过自动闭合开关2023控制电路通断。

[0068] 方案三，参见图8，用电终端包括照明灯具300；在方案二的基础上，为了适应传统的照明灯具300，单控双输出模块200顶部设置有用于安装连接灯座500的接电头205、及用于安装连接照明灯具300的灯槽204(在没有单控双输出模块200的情况下，照明灯具300与灯座500安装连接)。

[0069] 本雷达侦测系统的侦测方法包括以下步骤，

[0070] 步骤一，信号抽取：A/D转换器接收反射回来的全部讯号(全部讯号包括经非侦测对象反射的射频讯号、经侦测对象反射的射频讯号、及经物件反射的射频讯号)，然后A/D转换器从全部讯号中抽取经侦测对象反射的射频讯号，并把该射频讯号由模拟信号转成数字信号，数字信号再通过傅立叶变换法转换成频域信号；

[0071] 步骤二，多普勒图像呈现：把频域信号以热图(heatmap)方式可视化呈现，进而得到对应的多普勒图像；

[0072] 步骤三，预处理：从多普勒图像中去除杂讯，保留从侦测对象反射回来的有效无线电波；该杂讯是指从非侦测对象反射回来的无线电波；

[0073] 步骤四，缩放：把多普勒图像中的线性标度转换成分贝标度，转换后可滤走部分噪音，使中央处理器中的神经元可更易辨认侦测对象是否跌倒；

[0074] 步骤五，非监督式帧表示(UFR)：对频域信号以卷积神经网络(CNN)及线性整流函式(ReLu)模型作处理；

[0075] 步骤六，跌倒侦测：以线性整流函式(ReLu)模型判断侦测对象是不是跌倒；线性整流函式(ReLu)是一种把输入数据整流的技术，整流后，输出必为正数或零，使中央处理器中的神经元可更易辨认侦测对象是否跌倒。

[0076] 本雷达侦测系统是基于行为跌倒实施侦测，通过云端服务器和客户端等可及时通知监护人，适用于浴室/厕所等容易出现跌倒和有隐私要求的场所；本雷达侦测系统能准确、及时侦测跌倒事故，而且可判定多种跌倒动作，而且能有效区分人和动物。

[0077] 进一步地，非监督式帧表示(UFR)的目的是进行特征提取，这意味着该算法必须从多普勒图像中提取最有用的信息，从而简化了分类算法的工作。

[0078] 进一步地，卷积神经网络(CNN)由一组Nf个过滤器定义，每个过滤器都由一个D×D矩阵定义；当进行多普勒图像处理时，这些过滤器将用于对每个多普勒图像执行2D卷积；当使用Nf个过滤器时，卷积神经网络(CNN)将输出Nf次多虑的多普勒图像。

[0079] 进一步地，当输入的多普勒图像大小由L×M矩阵定义，则卷积神经网络(CNN)的输出将是L×M×Nf数据立方体；然后将其重新排列在单个向量中(这称为展平操作)，该向量由全连接FC神经网络处理，以生成特征列表；全连接FC神经网络由Nn个神经元组成。

[0080] 进一步地，当卷积神经网络(CNN)处理过程中，多普勒图像尺寸减小(通过称为最大池化操作)时，卷积神经网络(CNN)会输出以下数据立方体：(L/2)×(M/2)×Nf；分类算法是一个由Nn个神经元组成的全连接FC神经网络；

[0081] 进一步地，多普勒图像由时间t内若干帧画面组成，时间t为2s；根据统计数据，不同跌倒动作的平均时长约为2s(最长能达到7s)，所以时间t优选2s，侦测整个跌倒动作的同时又不至于与后面其他的动作重叠，避免产生误判，达到高精度效果。

[0082] 为了提高侦测的准确度，雷达侦测系统在投入使用前需要进行数据收集：

[0083] 雷达侦测系统在以下情景进行数据收集：多个(优选五个)不同身型和性別的人分别在多个不同的浴室和厕所等场景模拟做出多个跌倒动作，雷达侦测系统收集各跌倒动作相关的数据(参见图9，以浴室为例，如多个不同身型和性別的人分别在洗手盘A、厕所B、浴缸C、企缸D和附近模拟做出多个跌倒动作)；此外，在有动物和没有动物的环境下，雷达侦测系统收集多个(超过1400个)相关数据；雷达侦测系统收集的数据用于后续开发人工智能算法和预训练模型，以便系统分辨不同的跌倒动作和不受动物在场的影响，大大提升跌倒识别的准确度。

[0084] 雷达侦测系统中，以人躺在地上的面积比例和高度变化作判断的算法，只可用于判定人是否躺在地上；本雷达侦测系统能判定最少五种跌倒动作，包括人躺在地上、仅膝盖跪在地上、双手撑在地上且膝盖跪在地上、人坐在地上、及人半躺在地上。

[0085] 另外，本雷达侦测系统后期还可以通过收集更多数据，并通过学习，优化改进侦测不同姿势的准确度。

[0086] 第二实施例：

[0087] 参见图13‑图14，本实施例涉及的侦测跌倒事故的雷达侦测系统不同于第一实施例之处在于：本实施例涉及的雷达侦测系统专门应用于浴室内；其中，对话装置与侦测雷达100中的通讯模块通讯连接。

[0088] 进一步地，实际上，本实施例中的对话装置安装到墙壁上较低的位置，对话装置通过自身通讯器与侦测雷达100通讯(信息交换)，以供侦测对象与客户端沟通互联；对话装置上可设置按钮，侦测对象通过该按钮可进行消案或求救；对话装置包括通讯天线、通讯器、电源、扬声器(音频播报模块)和麦克风(音频接收模块)，若干麦克风列阵设置，便于收集不同方位的声音；对话装置具有防水功能，能在浴室和洗水间等湿度较高的场所使用。

[0089] 其他未述部分与第一实施例基本一致，这里不再详细分析说明。

[0090] 上述为本实用新型的优选方案，显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。