课题背景

本科毕业设计 · 2027 届 · 计算机工程学院

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老龄化与独居现状

跌倒不是小众事件,而是老年人群中最常见的意外伤害之一。世界卫生组织把跌倒列为老年人伤害死亡的重要原因,并指出跌倒是可以通过环境改造与监测手段预防的。国内统计口径也显示,跌倒在社区老年人群中发生率高、后果重——其中相当一部分发生在室内,且发生在「一个人、一小段时间」里。

本节涉及的两处统计数字(老年人口规模、社区跌倒发生率)待补充引用,出处将取自参考文献 [1] [3] [12]。本页正文只做定性描述,不放任何未经核实的数字。

独居与空巢带来的时间差

跌倒的危险不只在跌倒本身,更在「多久被发现」。有家人在场的家庭,跌倒通常几秒内就被注意到;而独居或白天无人陪伴的情况下,从跌倒到被发现可能长达数小时。这段时间差是本课题真正要压缩的对象,而不是单纯「检测到跌倒」。

卫生间是跌倒高发且最难观察的区域

在整套住宅里,卫生间同时满足三个「最」:

第三个「最」决定了这个场景的技术约束:不能有摄像头,不能要求佩戴设备,不能靠老人主动呼救。能同时满足这三条的方案只有非接触式的无线感知。

现有三类方案及其痛点

方案类型代表做法核心痛点
摄像视觉卫生间装摄像头 + 人体姿态识别隐私不可接受。卫生间装摄像头在家庭场景里几乎无法落地,无论算法多准。光照、水汽、遮挡也会显著影响识别。
可穿戴手环、胸牌、腰带式跌倒检测器依从性差。老人会忘记戴、不愿戴、洗澡时摘下——而洗澡恰恰是最高风险时段。没戴就等于没装。
手动呼救拉绳、按钮、语音呼救跌倒后可能够不到或无法发声。呼救装置成立的前提是「人还清醒且能动」,而这正是跌倒后最不确定的事。
三类方案的共同缺陷是:都把「感知」这一步押在了人身上或押在了不可接受的隐私代价上。本课题绕开这两点。

本课题的切入点

用 60 GHz 毫米波雷达做主判据:它发射与接收的是电磁波,输出的是点云与动作特征,不存在影像;它固定在墙上或顶上,不需要老人戴任何东西;它对「高度骤降 + 长时间不动」这类物理事件敏感,不依赖当事人是否清醒。

边界先说清楚
本课题首轮只做卫生间这类小区域单人场景。卧室仅作扩展讨论,客厅不纳入首轮验证,系统不宣称整屋覆盖,也不提供任何医疗诊断结论。

要解决的六个关键问题

  1. 安装方式与覆盖:按雷达规格顶装,实测挂高、朝向、遮挡与盲区;不把厂商标称覆盖当作实测结果。
  2. 雷达候选后的误报抑制:默认 5 秒确认窗内检查 PIR 活动与雷达高度,保留从雷达上报起算的 30 秒取消窗。
  3. 久滞条件的可实现性:明确「有人持续 + 60 秒窗口内活动累计低于 10 秒」这一可计算条件,并做分级升级。
  4. 时延与可靠性:雷达判定、本地动作、局域网送达、公网实测四项分别报告,公网不设阈值。
  5. 消息可靠传输:事件编号 + QoS 1 + 本地缓存 + 恢复补传 + 后端去重,五件事协同才叫不丢不重。
  6. 供电与卫生间安全:雷达需 3.3 V 供电、供电能力不小于 1 A、纹波不大于 50 mV;做好余量、接地与防潮。