本文關鍵詞：穿戴式脈搏信號檢測系統(tǒng)的設計與算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華南理工大學》 2015年

穿戴式脈搏信號檢測系統(tǒng)的設計與算法研究

黃旭為  

【摘要】：隨著社會老齡化現(xiàn)象的日益嚴重和穿戴式智能硬件的興起,穿戴式醫(yī)療設備已成為智能硬件的一大研究熱點,其中,用于檢測脈搏信號的穿戴式醫(yī)療設備也逐漸走進了百姓家。然而,市面上的許多產品存在著使用的局限性,如穿戴使用不便,不能在運動的情況下實時監(jiān)測等問題。為了解決上述問題,本文提出了一種適用于穿戴式腕表的脈搏信號處理算法,該算法以基于哈爾小波的脈搏特征提取算法為主,以基于Least Mean Square(LMS)的運動降噪算法為輔。脈搏特征提取算法通過使用運算量較小的哈爾小波,以及在哈爾小波變換中使用移位運算替代除法運算的方法,降低了對MCU處理器運算能力和系統(tǒng)資源的要求,而運動降噪算法以三軸加速度數(shù)據(jù)作為參考噪聲源和運動信號,根據(jù)運動狀態(tài)判斷是否需要預先對脈搏信號進行基于LMS的運動降噪預處理,從而濾除脈搏信號中的運動偽跡,否則,直接采用基于哈爾小波的脈搏特征提取算法去除工頻噪聲、基線漂移、高頻噪聲等干擾,找出模極值對,并計算脈搏心率�；谏鲜鏊惴�,本文自主設計了一款可以在靜止和運動條件下實時進行脈搏心率檢測的低功耗、低成本穿戴式腕表。該腕表采用反射式光電容積檢測法檢測脈搏信號,脈搏信號經(jīng)過互阻放大、二級放大和二階切比雪夫低通濾波器等調理電路調理后,經(jīng)AD模數(shù)轉換輸入到MCU數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)字信號處理,最后將處理結果通過藍牙BLE4.0傳輸給終端。系統(tǒng)調理電路采用占空比25%的窄脈沖PWM脈寬調制方式控制兩路發(fā)光二極管,測量功耗降至2.5mW,提高了續(xù)航能力。經(jīng)測試驗證,基于哈爾小波的脈搏特征提取算法在PhysioNet數(shù)據(jù)庫上驗證的準確率達到99.18%,與市面上成熟的心率帶產品相比平均測量偏差約為5%,而基于LMS自適應濾波的運動降噪算法能使SNR低至-7dB的脈搏信號有效降噪,降噪后可進一步用脈搏特征提取算法得到心率。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R197.39;TN911.23
【目錄】：

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【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 高清維,李海鷹,莊鎮(zhèn)泉,王濤;基于平穩(wěn)小波變換的心電信號噪聲消除方法[J];電子學報;2003年02期

2 唐銘一;李凱;馬小鐵;;脈搏波信號時域特征提取與算法的研究[J];計算機與現(xiàn)代化;2010年04期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 許瑞慶;脈搏檢測系統(tǒng)設計及其信號處理算法研究[D];南京信息工程大學;2008年

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 范寶林,彭屹;小波變換用于心電信號消噪及QRS波檢測的研究進展[J];北京生物醫(yī)學工程;2005年02期

2 劉文濤;宋文愛;;信號消噪的小波處理方法研究[J];彈箭與制導學報;2008年02期

3 楊明;范澍;韓學山;LEE Wei-Jen;;基于分量稀疏貝葉斯學習的風電場輸出功率概率預測方法[J];電力系統(tǒng)自動化;2012年14期

4 全玉生;李靜一;馬彥偉;何秋宇;劉世欣;;基于小波變換與自適應濾波的Gibbs現(xiàn)象消除手段[J];電網(wǎng)技術;2006年14期

5 趙云峰;蔣萬秋;王亮;;基于DSP的溫濕度信號處理系統(tǒng)[J];電子工程師;2007年01期

6 楊向林;嚴洪;許志;任兆瑞;宋晉忠;姚宇華;李延軍;;基于Hilbert-Huang變換的ECG消噪[J];電子學報;2011年04期

7 游貴榮;葉學義;;基于平穩(wěn)小波變換的銫譜和ECG信號的去噪方法[J];福建電腦;2006年05期

8 洪巖;楊敏;陳雁;;人體生理指標與服裝微氣候監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)[J];紡織學報;2013年01期

9 梁建武;曾香偉;;基于二階導數(shù)脈搏波極值點識別的算法[J];電腦知識與技術;2013年16期

10 張泉;辛邁;謝鵬燕;馮天保;張翼;;基于腐蝕法的脈搏信號分析研究[J];工業(yè)儀表與自動化裝置;2013年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐艷如;楊學智;李海燕;朱慶文;牛欣;;便攜式四診合參儀PWV、踝臂指數(shù)的測量功能[A];全國第十一次中醫(yī)診斷學術年會論文集[C];2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張霞;基于嵌入式系統(tǒng)的脈搏信號檢測與處理[D];蘭州理工大學;2011年

2 周偉斌;脈搏波信息檢測及分析方法研究[D];重慶理工大學;2011年

3 徐晶晶;嵌入芯片式人體脈搏監(jiān)測服裝的研究[D];武漢紡織大學;2012年

4 黎玉香;脈搏信號自動監(jiān)測系統(tǒng)的定位及算法研究[D];華南理工大學;2011年

5 鄒輝林;脈搏信號遠程自動監(jiān)測器系統(tǒng)原型研究[D];華南理工大學;2011年

6 陳丹;基于MSP430的人體信號檢測及報警系統(tǒng)[D];電子科技大學;2011年

7 唐銘一;脈搏信號數(shù)據(jù)分析與管理的研究[D];北京服裝學院;2010年

8 齊淑敏;脈搏信號時頻特征提取方法研究及信息處理系統(tǒng)設計[D];山東建筑大學;2010年

9 高明星;基于嵌入式睡眠監(jiān)測平臺的研究[D];陜西科技大學;2012年

10 黃慶軍;人體脈搏波特征點識別問題的分析與研究[D];天津理工大學;2012年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 羅志昌,程桂馨,吳崢嶸,費開明,叢克家;人體脈搏波波形參數(shù)與生理參數(shù)間關系的理論和實驗研究[J];北京工業(yè)大學學報;1988年02期

2 羅志昌，張松，楊文鳴，楊子彬;脈搏波波形特征信息的研究[J];北京工業(yè)大學學報;1996年01期

3 唐富華,郭銀景,楊陽,康景利;基于小波變換模極大的脈象信號研究[J];北京理工大學學報;2005年06期

4 張麗瓊,李研,張孝杰;利用小波包提取脈象信號特征的方法[J];北京生物醫(yī)學工程;2005年03期

5 趙治棟,唐向宏,趙知勁,潘敏,陳裕泉;基于Hilbert-Huang Transform的心音信號譜分析[J];傳感技術學報;2005年01期

6 吳丹;徐效文;王磊;金星亮;;穿戴式動態(tài)睡眠呼吸監(jiān)測系統(tǒng)的設計[J];傳感技術學報;2010年03期

7 龔渝順;吳寶明;高丹丹;閆慶廣;馮正權;;一種抗干擾穿戴式血氧飽和度監(jiān)測儀的研制[J];傳感技術學報;2012年01期

8 蔡軼珩,沈蘭蓀,黃祥林;脈象分析儀的研究進展[J];電子測量與儀器學報;2002年04期

9 謝家宇,蔡坤寶,王永東;連續(xù)小波變換在中醫(yī)脈象信號處理中的應用[J];重慶大學學報(自然科學版);2003年01期

10 譚善文,秦樹人,湯寶平;Hilbert-Huang變換的濾波特性及其應用[J];重慶大學學報(自然科學版);2004年02期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 李必勝;心血管血流動力學專家診斷系統(tǒng)的研究[D];北京工業(yè)大學;2001年

2 高遵伯;基于DSP的脈搏血氧飽和度測量儀的研制[D];國防科學技術大學;2002年

3 李國棟;智能化脈象采集與象譜分析系統(tǒng)研究[D];黑龍江大學;2002年

4 王國力;智能化脈搏信號測試系統(tǒng)研究[D];山東大學;2005年

5 王小宇;基于Hilbert-Huang變換和支持向量機的水輪發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷方法研究[D];西安理工大學;2007年

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 甘以明;丁辛;楊旭東;周宏;;嵌入式壓力傳感器的偏置對脈搏信號的影響[J];東華大學學報(自然科學版);2008年06期

2 童英華;陳學煌;馮忠?guī)X;;心音、脈搏信號采集、調理電路的設計[J];現(xiàn)代電子技術;2011年08期

3 王炳和;董彥武;吳勝舉;楊颙;相敬林;張效民;王海燕;;人體脈搏信號的功率倒譜與倒濾波譜分析[J];科學通報;1993年22期

4 于立萍;宋立新;;脈搏信號無線采集裝置[J];哈爾濱理工大學學報;2013年06期

5 曹佃國;王鵬;;小波包-能量譜在提取脈搏信號特征中的應用[J];電子技術;2010年01期

6 張泉;辛邁;謝鵬燕;馮天保;張翼;;基于腐蝕法的脈搏信號分析研究[J];工業(yè)儀表與自動化裝置;2013年05期

7 王靜;徐斌;郁冬炎;;基于嵌入式技術的脈搏信號測試系統(tǒng)[J];計算機與現(xiàn)代化;2011年05期

8 付宜利;趙建敏;高文朋;;基于心電脈搏信號的實時動態(tài)血管建模方法[J];機械與電子;2012年09期

9 鄭爭兵;;脈搏信號檢測儀的設計與實現(xiàn)[J];自動化儀表;2012年11期

10 任亞莉;張愛華;孔令杰;;脈搏信號和主成分分析在亞健康狀態(tài)識別中的應用[J];計算機應用與軟件;2013年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 熊運霞;苗德華;鄧三鵬;;用于人體疲勞狀態(tài)檢測的脈搏信號監(jiān)測系統(tǒng)的設計[A];2009全國虛擬儀器大會論文集（二）[C];2009年

2 張愛華;蔡海燕;;VDT作業(yè)過程中脈搏信號的動態(tài)分析[A];中國生物醫(yī)學工程學會成立30周年紀念大會暨2010中國生物醫(yī)學工程學會學術大會報告論文[C];2010年

3 韓清鵬;;應用小波變換的脈搏信號去噪處理與特征點提取[A];第十二屆全國非線性振動暨第九屆全國非線性動力學和運動穩(wěn)定性學術會議論文集[C];2009年

4 楊風健;;基于LabVIEW的脈搏信號檢測與分析系統(tǒng)[A];2010振動與噪聲測試峰會論文集[C];2010年

5 王炳和;張建偉;相敬林;;基于小波變換的人體脈搏信號時-頻分布與心臟功能檢測[A];第九屆全國信號處理學術年會（CCSP-99）論文集[C];1999年

6 于璐;沙憲政;;Labview和Matlab平臺下的脈搏信號分析[A];中國生物醫(yī)學工程學會成立30周年紀念大會暨2010中國生物醫(yī)學工程學會學術大會報告論文[C];2010年

7 楊玉芳;熊繼平;譚黎;;基于單片機的光電脈搏檢測系統(tǒng)[A];第九屆全國信息獲取與處理學術會議論文集Ⅰ[C];2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 王鵬;脈搏信號獲取與分析的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

2 劉磊;基于多普勒超聲信號的脈象分析與分類研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

3 韓清鵬;脈搏信號的非線性分析及其不同情緒和環(huán)境的影響研究[D];浙江大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫霞;人體脈搏信號的采集與分析[D];哈爾濱理工大學;2009年

2 唐銘一;脈搏信號數(shù)據(jù)分析與管理的研究[D];北京服裝學院;2010年

3 王國力;智能化脈搏信號測試系統(tǒng)研究[D];山東大學;2005年

4 焦洋;指端脈搏信號測試系統(tǒng)研究[D];長春理工大學;2007年

5 蘇日娜;情緒與脈搏信號之間關系的研究[D];東北林業(yè)大學;2009年

6 王家慶;脈搏信號處理方法研究與脈搏測量系統(tǒng)設計[D];北京工業(yè)大學;2006年

7 黎玉香;脈搏信號自動監(jiān)測系統(tǒng)的定位及算法研究[D];華南理工大學;2011年

8 甘以明;穿戴式壓力傳感器對脈搏信號的實時測量[D];東華大學;2008年

9 李頡思;基于脈搏信號的測量與體外反搏系統(tǒng)的設計[D];江西理工大學;2007年

10 齊淑敏;脈搏信號時頻特征提取方法研究及信息處理系統(tǒng)設計[D];山東建筑大學;2010年

  本文關鍵詞：穿戴式脈搏信號檢測系統(tǒng)的設計與算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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