第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

随着全球人口老龄化进程的加速，阿尔兹海默症已成为威胁老年人健康与生活质量的重大疾病之一。据相关数据统计，目前全球阿尔兹海默症患者已超过5000万人，且每年以数百万的速度增长。此类患者常伴随认知功能退化、记忆衰退、空间定向障碍等症状，极易出现走失、意外摔倒、突发健康危机等安全风险，不仅严重威胁患者自身安全，更给家庭照护者带来沉重的精神与体力负担。在现有照护模式中，家庭照护依赖24小时专人看管，不仅消耗大量人力成本，且难以避免因疏忽导致的意外；而传统辅助设备多存在功能碎片化问题，例如部分定位设备仅能提供位置信息，缺乏健康数据监测能力，部分健康手环虽能记录心率等数据，却无法实现紧急情况下的主动呼救或远程联动。此外，现有设备往往忽视患者的情感需求，缺乏对其焦虑、孤独等情绪的干预手段，导致患者配合度低，实际使用效果受限。

在此背景下，基于STM32的阿尔兹海默症随行助手设计具有重要的现实意义与应用价值。该设计以STM32微控制器为核心，整合多维度功能模块，既解决了传统设备功能单一的痛点，又通过人性化设计填补了情感关怀的空白。从安全保障层面，GPS定位与4G模块的结合可实现实时位置追踪与远程监控，紧急呼叫按钮与摔倒语音提示功能能在危机时刻快速触发求助机制，大幅降低患者走失或意外时的风险；从健康管理角度，心率、体温、步数等数据的持续监测与远程传输，为医护人员提供了精准的健康评估依据，助力实现个性化医疗干预；而音乐播放功能则通过情感干预手段，缓解患者的认知焦虑，提升其使用依从性。此外，该设计通过低成本、高集成度的方案，降低了家庭照护的经济与精力投入，为阿尔兹海默症患者的自主生活与安全照护提供了可行路径，对推动老龄化社会下的智慧医疗发展、提升特殊群体的生活质量具有重要的实践意义。

1.2 国内外研究现状

在全球老龄化背景下，阿尔兹海默症患者的照护需求推动了辅助设备的研究与开发，国内外相关领域已形成多维度探索态势。国外研究起步较早，聚焦于高集成度与智能化技术融合。例如，美国某团队开发的可穿戴设备通过GPS与多轴传感器实现定位追踪与摔倒检测，结合云端平台实现健康数据实时分析，但设备成本较高，且语音交互功能对非英语环境适配性不足；欧洲部分研究则侧重远程医疗整合，将心率、活动量等数据与社区医疗系统联动，但其依赖区域化医疗网络，在跨地域应用中存在局限。此外，国外产品虽普遍具备紧急呼叫功能，但较少关注患者情感需求，音乐等心理干预模块的集成度较低。

国内研究更注重实用性与本土化适配，近年来发展迅速。基于STM32等主流单片机的低成本方案成为研究热点，例如部分高校开发的定位手环通过北斗/GPS双模定位提升室内外定位精度，结合4G模块实现与家属APP的实时通信，且硬件成本控制在千元以内，更符合国内家庭的经济承受能力。同时，国内研究强化了“安全-健康”双维度功能，如部分产品在心率、体温监测基础上，增加了步数统计与夜间活动分析，为医护人员提供更全面的健康评估依据。然而，现有国内设备仍存在明显短板：一是摔倒检测多依赖单一加速度传感器，误报率较高，且语音求助功能的场景适应性不足；二是健康数据的分析多停留在简单记录层面，缺乏与临床诊断的深度结合；三是情感关怀功能的开发较为滞后，仅有少数产品尝试集成音乐播放功能，且在操作便捷性与内容适配性上仍需优化。

总体而言，国内外研究已在定位追踪、健康监测等核心功能上取得一定进展，但在功能集成的全面性、智能化算法的精准性、心理干预的人文关怀及成本控制的平衡上仍有提升空间，尤其针对阿尔兹海默症患者的认知特点优化交互设计、强化多模块协同效能，成为当前研究的重要方向。

1.3 研究内容与方法

在功能与成本的平衡上，采用模块化设计思路，核心功能基于STM32微控制器构建，选择性价比高的国产传感器（如红外体温传感器、心率模块）替代进口元件，GPS与4G模块整合为一体化模组以降低硬件成本，非核心功能（如音乐播放）采用基础解码芯片实现。研究内容聚焦于多模块协同算法优化，通过软件逻辑提升硬件利用率，如复用加速度传感器同时实现摔倒检测与计步功能；开发轻量化数据传输协议，减少4G流量消耗。研究方式结合仿真模拟与原型测试，先通过Proteus完成电路仿真验证功能可行性，再制作硬件原型进行功耗与成本测算，迭代优化模块选型与程序逻辑，在保证核心功能稳定的前提下压缩非必要成本。