據(jù)統(tǒng)計戰(zhàn)場中陣亡士兵90%的情況是由于傷勢未及時救治而致死,確保野外受傷士兵的生命體征安全顯得尤為重要。傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備體積大,功耗高,無法滿足野外使用的需求,并且采集得到的體征數(shù)據(jù)的安全無法得到保障。針對以上情況,本研究設(shè)計一款多功能小型化的可穿戴腕式多參數(shù)傷情監(jiān)測裝置,主要工作如下:(1)設(shè)計一款腕式可穿戴裝置,用于檢測血氧、心率及血壓三個體征參數(shù),通過近場通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,滿足裝置小型化、低功耗需求。裝置由基于MAX30102的血氧心率模塊、基于MPS3117壓力傳感器的血壓模塊、基于STM32F103RCT6的核心處理模塊、基于RF430CL330H的NFC模塊以及OLED顯示模塊組成。(2)對裝置所采集的脈搏波信號進(jìn)行平滑濾波、去除基線漂移、峰值檢測等處理,為三參數(shù)準(zhǔn)確計算奠定基礎(chǔ)。本研究使用Fluke Prosim8多參數(shù)生命體征模擬器對血氧心率模塊和血壓模塊進(jìn)行計算公式的參數(shù)標(biāo)定以及擬合,血氧計算精度在±1%,血壓測量收縮壓誤差均值為2.56mmHg,誤差標(biāo)準(zhǔn)差為3.68mmHg;舒張壓誤差均值為-6.29mmHg,誤差標(biāo)準(zhǔn)差為3.10mmHg,能夠達(dá)到準(zhǔn)確測量的標(biāo)準(zhǔn)。(3)從系統(tǒng)級層面對裝置進(jìn)行了低功耗設(shè)計優(yōu)化。NFC模塊使用功耗最低的卡模擬模式進(jìn)行工作;核心處理模塊結(jié)合STM32 CortexM3內(nèi)核提供的停止模式,在裝置測量工作流程中適時、動態(tài)地對時鐘及電壓進(jìn)行調(diào)整;血氧心率模塊通過體征參數(shù)測量結(jié)果的反饋對采樣率進(jìn)行調(diào)整,并設(shè)置反射光閾值來檢測裝置未佩戴時的情況以調(diào)低電流,降低功耗。經(jīng)過測試核心處理模塊在測量間隔期間電流由93.6mA降低至53.0~53.2mA,血氧心率模塊在未佩戴時的電流維持在2.1~2.2mA,400Hz采樣率工作電流在8.22~8.24mA,100Hz采樣率工作電流降低至3.8~4.5mA。(4)為了提高本研究所采集體征數(shù)據(jù)安全性,設(shè)計了以NDEF為載體的體征數(shù)據(jù)傳輸幀格式,對所設(shè)計數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了NFC數(shù)據(jù)通信準(zhǔn)確性與完整性驗證。進(jìn)一步對射頻指紋識別技術(shù)在本裝置系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性進(jìn)行了研究和分析。通過小波變換以及雙譜估計的方法對裝置射頻指紋特征進(jìn)行了提取,之后利用支持向量機(jī)使用網(wǎng)格搜尋與交叉尋優(yōu)的方法對4個標(biāo)簽400組特征數(shù)據(jù)按4:1的比例進(jìn)行模型訓(xùn)練和測試。得到在尋優(yōu)過程中模型識別準(zhǔn)確率在85%~99.375%范圍內(nèi),通過尋優(yōu)結(jié)果的參數(shù)值對模型進(jìn)行訓(xùn)練,通過測試集得到識別準(zhǔn)確率能夠達(dá)到92.5%,驗證射頻指紋識別技術(shù)在本系統(tǒng)中具有一定的可行性。
【學(xué)位單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH77;TP242
【部分圖文】：

圖 1.1 低功耗設(shè)計的五個層級中，提出了“動態(tài)電源管理 DPM(Dynamic Power 中，常用的方法是將系統(tǒng)中沒有使用或者空閑的模，另外一種有效的方法是通過動態(tài)電壓頻率調(diào)整 ency Scaling)策略，通過運(yùn)行時動態(tài)對 CPU 的頻率時性能的前提下，將能源利用率最大化[34]。備的數(shù)據(jù)安全與控制接入研究現(xiàn)狀備能夠采集各種人體生理參數(shù)，采集時間越長存儲且多數(shù)可穿戴設(shè)備的數(shù)據(jù)通信方式采用無線通信頻干擾，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿總�環(huán)節(jié)中都可能被攻擊

第 2 章 系統(tǒng)裝置設(shè)計原理與方案第2章系統(tǒng)裝置設(shè)計原理與方案2.1 腕式多參數(shù)裝置的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)腕式多參數(shù)監(jiān)測裝置的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.1 所示，包括傳感模塊、核心理模塊、NFC 模塊、顯示模塊以及電源部分組成。其中傳感模塊由血氧采集模和血壓采集模塊組成，通過兩傳感實現(xiàn)對血氧、心率、血壓三參數(shù)的檢測。

圖 2.2 裝置電路排版結(jié)構(gòu)設(shè)計圖考慮，顯示模塊與 NFC 模塊電上方存在電路或金屬物遮擋的情路的情況不影響NFC通信功能，上層。中間層為核心處理模塊，更容易實現(xiàn)與各模塊之間的連接以與電池部分的排版在最下層。的設(shè)計，本文腕式多參數(shù)傷情監(jiān)物圖如圖 2.5 所示。
【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：2858017