应用于可穿戴血氧芯片的运动干扰去除算法的研究与硬件实现

发布时间：2023-11-06 20:25

　　血氧浓度(SPO2)是表征人体身体参数的一个非常重要的指标,同时SPO2的检测已经在临床的实践中被证明具有重要的意义。随着社会科技的发展,可穿戴设备如雨后春笋般的发展起来,专用血氧芯片的研发对于可穿戴医疗的发展具有重要的意义。本文深入的学习了血氧信号的特点,主要表现在电压幅值小,在mV级别;频率低,有效频率在0.5Hz-5Hz之间;容易在探测过程中受到身体移位带来的运动噪声和心肺呼吸带来的基线漂移噪声的影响。为了正确的计算SPO2的值,必须对运动干扰噪声和基线漂移噪声给予去除。本文通过阅读大量的文献及进行MATLAB仿真后在经典小波变换的基础上提出了本文的算法,本文算法通过MATLAB仿真表明可以对血氧信号的运动噪声和基线漂移噪声进行很好的滤除。本文算法涉及到很多次的循环迭代,针对软件处理循环迭代的速度慢的特点,基于可穿戴血氧芯片对算法进行了硬件电路的实现。考虑到可穿戴设备要求的小面积与低功耗的要求,进行了多种功能模块的复用,特别是对24位乘法器模块的复用,减少了整个硬件电路的面积,同时降低了功耗。本文在硬件电路设计完成后利用仿真工具对电路进行了功能仿真,同时在FPGA上进行了验证以及...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 研究现状
    1.3 本文主要工作
    1.4 论文的结构安排
2 本文算法原理及对血氧信号的MATLAB仿真
    2.1 SPO2的计算原理
    2.2 脉搏血氧信号的采集及信号特征
    2.3 小波变换的原理
    2.4 本文算法架构
    2.5 算法对血氧信号的MATLAB仿真
    2.6 信号滤波后的性能分析
    2.7 本章总结
3 算法的硬件系统构架及子模块设计
    3.1 可穿戴血氧芯片SOC系统架构
    3.2 算法的硬件电路设计
    3.3 硬件电路的子模块设计
    3.4 本章小结
4 算法硬件电路的功能仿真
    4.1 DWT_de模块的功能仿真
    4.2 DWT_rec module的功能仿真
    4.4 Arithmetic module的功能仿真
    4.5 硬件电路的功能仿真结果与MATLAB仿真结果对比
    4.6 本章小结
5 硬件电路的FPGA测试与ASIC实现
    5.1 本文硬件电路的FPGA的性能分析
    5.2 本文硬件电路的FPGA验证
    5.3 本文硬件电路的ASIC实现
    5.4 电路的ASIC性能分析
    5.5 本章总结
6 总结与展望
致谢
参考文献



本文编号：3861213