本文關(guān)鍵詞：可穿戴多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)節(jié)點(diǎn)及其關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì),中國(guó)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(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。監(jiān)測(cè)老年人生理信息和運(yùn)動(dòng)情況,確保老年人的健康及安全,具有很好的實(shí)用價(jià)值。本論文結(jié)合國(guó)內(nèi)外可穿戴監(jiān)護(hù)設(shè)備的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)了一套由計(jì)步節(jié)點(diǎn)、心率節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成的可穿戴多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)節(jié)點(diǎn)。計(jì)步節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。計(jì)步節(jié)點(diǎn)包含了計(jì)步功能和GPS定位功能,針對(duì)計(jì)步功能,分析了加速度信號(hào)波形,對(duì)比了中值濾波、均值濾波和形態(tài)學(xué)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(jì)了融合濾波的算法,能夠去除基線漂移,平滑度指標(biāo)較好,易于步伐的判定;分析了加速度波形的特征,對(duì)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(hào)和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的相似程度來識(shí)別步伐數(shù),利用改進(jìn)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(diǎn)的設(shè)計(jì)。心率節(jié)點(diǎn)包含了心率檢測(cè)功能、藍(lán)牙通信功能和顯示功能,針對(duì)心率檢測(cè)功能,分析了脈搏波采樣電路易受外界光干擾的特點(diǎn),對(duì)比了脈搏信號(hào)和一階微分信號(hào),發(fā)現(xiàn)微分信號(hào)能夠反應(yīng)脈搏波變化的特點(diǎn),且波形較穩(wěn)定,易于檢測(cè),為了減少軟件耗時(shí),采用硬件微分設(shè)計(jì);分析的脈搏波信號(hào)的特征點(diǎn),比較了峰值識(shí)別和閾值識(shí)別的特征點(diǎn)識(shí)別方法,發(fā)現(xiàn)峰值識(shí)別會(huì)誤判,閾值識(shí)別會(huì)漏判或誤判,從而提出了一種基于微分信號(hào)的斜率檢測(cè)的算法,以微分信號(hào)下降沿上的特征點(diǎn)快速計(jì)算心率。匯聚節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。匯聚節(jié)點(diǎn)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(jī)的工作特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)任務(wù)較多時(shí),實(shí)時(shí)性較差,因此設(shè)計(jì)了并行處理任務(wù)的實(shí)時(shí)系統(tǒng),能夠提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。本論文研發(fā)了可穿戴多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)節(jié)點(diǎn),提出了時(shí)域?yàn)V波-相似度選擇的計(jì)步算法,實(shí)時(shí)性好,使用72%的相似度,計(jì)步檢測(cè)準(zhǔn)確度能夠達(dá)到90%以上;提出了硬件微分-斜率檢測(cè)心率計(jì)算方法,計(jì)算簡(jiǎn)單,計(jì)算值與實(shí)際值基本一致;整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。除此之外,本論文設(shè)計(jì)的設(shè)備具有成本低、檢測(cè)方便、可擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn),可應(yīng)用于行為不便的老年人的健康監(jiān)護(hù)和病人的術(shù)后康復(fù)等。
【關(guān)鍵詞】：多生理參數(shù) 時(shí)域?yàn)V波-相似度選擇計(jì)步算法 硬件微分-斜率檢測(cè)心率計(jì)算方法
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排22-24
• 第2章 計(jì)步節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)24-46
• 2.1 計(jì)步節(jié)點(diǎn)硬件組成及功能實(shí)現(xiàn)24-25
• 2.2 計(jì)步原理和算法設(shè)計(jì)25-39
• 2.2.1 加速度傳感器25-26
• 2.2.2 加速度計(jì)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(yùn)動(dòng)加速度信號(hào)的預(yù)處理30-35
• 2.2.5 步伐判定算法的設(shè)計(jì)35-38
• 2.2.6 計(jì)步監(jiān)測(cè)任務(wù)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(jiǎn)介和硬件接口設(shè)計(jì)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(diǎn)的設(shè)計(jì)46-63
• 3.1 心率節(jié)點(diǎn)的硬件組成及功能實(shí)現(xiàn)46-47
• 3.2 脈搏波檢測(cè)的硬件設(shè)計(jì)和算法設(shè)計(jì)47-56
• 3.2.1 心率/脈搏的介紹47-48
• 3.2.2 心率信號(hào)監(jiān)測(cè)原理48-49
• 3.2.3 脈搏波信號(hào)采集電路49-52
• 3.2.4 脈搏波/心率算法的設(shè)計(jì)52-55
• 3.2.5 心率監(jiān)測(cè)任務(wù)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(lán)牙通信模塊59-61
• 3.5.1 藍(lán)牙的介紹59
• 3.5.2 藍(lán)牙通信模塊硬件介紹和軟件流程設(shè)計(jì)59-61
• 3.6 電源模塊61-62
• 3.7 心率節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)62
• 3.8 本章總結(jié)62-63
• 第4章 匯聚節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)63-78
• 4.1 多生理參數(shù)監(jiān)護(hù)節(jié)點(diǎn)構(gòu)架和匯聚節(jié)點(diǎn)的硬件組成63-64
• 4.2 匯聚節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)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(diǎn)軟件設(shè)計(jì)原理66-67
• 4.2.4 匯聚節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)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(jì)68-70
• 4.3.2 GSM電源設(shè)計(jì)70-71
• 4.4 短距離藍(lán)牙通信模塊71-72
• 4.5 多生理參數(shù)分節(jié)點(diǎn)間的協(xié)同控制72-77
• 4.6 匯聚節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)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(hù)節(jié)點(diǎn)的測(cè)試78-85
• 5.1 計(jì)步節(jié)點(diǎn)的測(cè)試78-81
• 5.1.1 計(jì)步節(jié)點(diǎn)測(cè)試78-81
• 5.1.2 GPS定位測(cè)試81
• 5.2 心率節(jié)點(diǎn)的測(cè)試81-83
• 5.3 匯聚節(jié)點(diǎn)的測(cè)試83-84
• 5.4 本章小結(jié)84-85
• 第6章 總結(jié)85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：698095