综述：基于地板系统的先进跌倒检测技术研究进展

这篇综述全面评述了跌倒检测技术的最新进展，重点探讨了非穿戴式（non-wearable）地板传感系统在老年护理中的应用。文章系统比较了穿戴式（如加速度计、陀螺仪）与非穿戴式（如视觉、声学、电容传感）技术的优劣，指出地板监测系统（floor-based systems）通过压力成像和振动分析可实现连续监测，但面临成本高、维护复杂等挑战。综述强调融合设计（fusion design）和机器学习（ML/DL）算法提升准确性的潜力，为构建安全老龄生活环境提供技术路线。

　　

跌倒检测技术的发展现状
全球65岁以上人口快速增长，跌倒成为老年人意外伤害致死的首要原因，每年导致68.4万人死亡，其中80%发生在发展中国家。关节炎和骨质疏松患者中，50%曾因跌倒受伤。肌肉退化、视力障碍和长期用药副作用是主要风险因素，而"长躺"（long lies）延迟救治会引发严重并发症。

技术分类与核心模块
跌倒检测系统由传感模块（加速度计、陀螺仪）、处理单元（阈值算法/ML）和通信网络（5G/NB-IoT）构成。穿戴式设备虽成本低（约67%市场份额），但存在佩戴依从性问题——30%的跌倒发生在洗澡或睡眠时。非穿戴式方案中，地板系统通过压力、振动或电容变化检测人体接触，规避了隐私问题（相比视觉方案）和辐射风险（相比毫米波雷达）。

地板传感技术的突破

• 振动传感：压电传感器（如Alwan方案）可识别3.5磅以上的冲击力，但易受机械振动干扰
• 光纤阵列：Zheng等将地板分割为网格单元，通过光强变化定位跌倒，湿度敏感度达±15%误差
• 电容矩阵：Arshad采用铝箔电极实现90%定位精度，但柔性不足导致耐久性问题
• 压阻地毯：Chaccour方案特异性达94.9%，但多用户场景误报率升高至11.2%

多模态融合的创新
Litvak团队结合地板振动与声学传感器，利用梅尔频率倒谱系数（MFCC）分析，在5米范围内实现98%准确率。而Tzeng的红外-压力融合系统通过线性可变差动变压器（LVDT）触发视觉确认，将滑动跌倒检测率提升至89%。

市场应用与局限
全球跌倒检测市场规模达58.5亿美元（2022年），但地板系统仅占4.7%。德国SensFloor等产品面临三大挑战：

1. 每平方米150美元的高成本（相比穿戴式设备20-50美元）
2. 抗震地板材料导致传感器信号衰减30-40%
3. 轮椅移动产生的持续压力干扰

未来方向
前沿研究聚焦三个维度：

• 材料革新：导电弹性体替代金属电极提升柔性
• 边缘计算：FPGA加速卷积神经网络（CNN）实现<100ms响应
• 功能整合：日本Elsi地板已实现跌倒预警与能量收集双功能

这种"检测-缓冲-报警"三位一体设计，或将成为老龄化社会智能家居的新标准。