本文關(guān)鍵詞：可穿戴多生理參數(shù)監(jiān)護節(jié)點及其關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 多生理參數(shù) 時域濾波-相似度選擇計步算法 硬件微分-斜率檢測心率計算方法

【摘要】：進入21世紀,中國人口老齡化日益加劇,老年人的健康及安全已經(jīng)成為社會關(guān)注的熱點。監(jiān)測老年人生理信息和運動情況,確保老年人的健康及安全,具有很好的實用價值。本論文結(jié)合國內(nèi)外可穿戴監(jiān)護設(shè)備的現(xiàn)狀,設(shè)計了一套由計步節(jié)點、心率節(jié)點和匯聚節(jié)點組成的可穿戴多生理參數(shù)監(jiān)護節(jié)點。計步節(jié)點的設(shè)計。計步節(jié)點包含了計步功能和GPS定位功能,針對計步功能,分析了加速度信號波形,對比了中值濾波、均值濾波和形態(tài)學濾波的算法濾波效果,發(fā)現(xiàn)各算法濾波后的平滑程度不好,中值濾波和均值濾波的波形存在基線漂移,因此結(jié)合這三種方法,設(shè)計了融合濾波的算法,能夠去除基線漂移,平滑度指標較好,易于步伐的判定;分析了加速度波形的特征,對比了閾值判定和峰值判定算法的判定效果,發(fā)現(xiàn)閾值判定算法和峰值判定算法容易誤判和漏判,從而創(chuàng)新的提出了相似度選擇判定算法,通過加速度信號和標準信號的相似程度來識別步伐數(shù),利用改進的峰值算法,通過波峰波谷差值的閾值條件能有效的減小噪聲干擾,能有效地減少漏判率到5%以下。心率節(jié)點的設(shè)計。心率節(jié)點包含了心率檢測功能、藍牙通信功能和顯示功能,針對心率檢測功能,分析了脈搏波采樣電路易受外界光干擾的特點,對比了脈搏信號和一階微分信號,發(fā)現(xiàn)微分信號能夠反應脈搏波變化的特點,且波形較穩(wěn)定,易于檢測,為了減少軟件耗時,采用硬件微分設(shè)計;分析的脈搏波信號的特征點,比較了峰值識別和閾值識別的特征點識別方法,發(fā)現(xiàn)峰值識別會誤判,閾值識別會漏判或誤判,從而提出了一種基于微分信號的斜率檢測的算法,以微分信號下降沿上的特征點快速計算心率。匯聚節(jié)點的設(shè)計。匯聚節(jié)點包含了數(shù)據(jù)處理功能、短信發(fā)送功能和GPRS數(shù)據(jù)通信功能。分析了單片機的工作特點,發(fā)現(xiàn)任務較多時,實時性較差,因此設(shè)計了并行處理任務的實時系統(tǒng),能夠提高系統(tǒng)的實時性。本論文研發(fā)了可穿戴多生理參數(shù)監(jiān)護節(jié)點,提出了時域濾波-相似度選擇的計步算法,實時性好,使用72%的相似度,計步檢測準確度能夠達到90%以上;提出了硬件微分-斜率檢測心率計算方法,計算簡單,計算值與實際值基本一致;整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定。除此之外,本論文設(shè)計的設(shè)備具有成本低、檢測方便、可擴展等優(yōu)點,可應用于行為不便的老年人的健康監(jiān)護和病人的術(shù)后康復等。
【關(guān)鍵詞】：多生理參數(shù) 時域濾波-相似度選擇計步算法 硬件微分-斜率檢測心率計算方法
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R197.39
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-14
• 第1章 引言14-24
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容20-22
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排22-24
• 第2章 計步節(jié)點的設(shè)計24-46
• 2.1 計步節(jié)點硬件組成及功能實現(xiàn)24-25
• 2.2 計步原理和算法設(shè)計25-39
• 2.2.1 加速度傳感器25-26
• 2.2.2 加速度計步原理26-28
• 2.2.3 加速度信息采集模塊28-30
• 2.2.4 人體運動加速度信號的預處理30-35
• 2.2.5 步伐判定算法的設(shè)計35-38
• 2.2.6 計步監(jiān)測任務流程圖38-39
• 2.3 核心處理器模塊39-41
• 2.4 GPS定位模塊41-44
• 2.4.1 GPS系統(tǒng)的組成和定位原理41-42
• 2.4.2 GPS模塊簡介和硬件接口設(shè)計42-44
• 2.5 電源模塊44-45
• 2.6 本章總結(jié)45-46
• 第3章 心率節(jié)點的設(shè)計46-63
• 3.1 心率節(jié)點的硬件組成及功能實現(xiàn)46-47
• 3.2 脈搏波檢測的硬件設(shè)計和算法設(shè)計47-56
• 3.2.1 心率/脈搏的介紹47-48
• 3.2.2 心率信號監(jiān)測原理48-49
• 3.2.3 脈搏波信號采集電路49-52
• 3.2.4 脈搏波/心率算法的設(shè)計52-55
• 3.2.5 心率監(jiān)測任務流程圖55-56
• 3.3 核心處理器模塊56-58
• 3.4 OLED顯示屏模塊58-59
• 3.5 短距離藍牙通信模塊59-61
• 3.5.1 藍牙的介紹59
• 3.5.2 藍牙通信模塊硬件介紹和軟件流程設(shè)計59-61
• 3.6 電源模塊61-62
• 3.7 心率節(jié)點的硬件設(shè)計62
• 3.8 本章總結(jié)62-63
• 第4章 匯聚節(jié)點的設(shè)計63-78
• 4.1 多生理參數(shù)監(jiān)護節(jié)點構(gòu)架和匯聚節(jié)點的硬件組成63-64
• 4.2 匯聚節(jié)點的軟件設(shè)計及相關(guān)技術(shù)介紹64-68
• 4.2.1 嵌入式系統(tǒng)的介紹和選擇64-65
• 4.2.2 UCOSIII片上系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)65-66
• 4.2.3 匯聚節(jié)點軟件設(shè)計原理66-67
• 4.2.4 匯聚節(jié)點軟件設(shè)計過程67-68
• 4.3 GSM模塊68-71
• 4.3.1 GSM模塊的介紹及其硬件接口設(shè)計68-70
• 4.3.2 GSM電源設(shè)計70-71
• 4.4 短距離藍牙通信模塊71-72
• 4.5 多生理參數(shù)分節(jié)點間的協(xié)同控制72-77
• 4.6 匯聚節(jié)點的硬件設(shè)計77
• 4.7 本章小結(jié)77-78
• 第5章 可穿戴多生理參數(shù)監(jiān)護節(jié)點的測試78-85
• 5.1 計步節(jié)點的測試78-81
• 5.1.1 計步節(jié)點測試78-81
• 5.1.2 GPS定位測試81
• 5.2 心率節(jié)點的測試81-83
• 5.3 匯聚節(jié)點的測試83-84
• 5.4 本章小結(jié)84-85
• 第6章 總結(jié)85-87
• 參考文獻87-91
• 致謝91-92
• 攻讀碩士學位期間從事的科研工作及取得的成果92

【參考文獻】

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本文編號：698095