多通道Wi-Fi心率变异性分析系统的设计与实现

发布时间：2017-06-25 21:13

  本文关键词：多通道Wi-Fi心率变异性分析系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：最近几十年里,心率变异性分析一直备受理论研究者的关注。同时由于其临床实用意义,相关检测技术也在快速发展着。心率变异是指正常心跳之间的时间变异情况。通过对心率变化规律进行分析,可以对人体心血管系统状况进行评估,进而能够分析诊断出相关疾病。由于心率变异性的对于人体的无创性,它已经成为临床应用及相关研究中评价心脏自主神经活动的最常用指标。本文设计了一种便携式心率变异分析系统,该系统由若干采集节点和一个分析平台组成。采集节点使用光电耳夹采集人体脉搏波信号,然后使用自适应心率模块对脉搏信号进行滤波放大处理。接下来,脉搏信号会被ADC进行过采样而得到对应的数字信号,最后被拼接成TCP数据包后使用无线Wi-Fi模块将数据发送至分析平台。在分析平台端,软件后台通过网络通信机制来注册和识别节点信息,然后从数据包中提取出心率数据,并在此基础上使用统计学方法计算出时域参数,由样条插值、FFT等算法计算出信号的功率谱密度PSD,根据PSD的谱线计算出频域参数；软件前台定时刷新所选择节点的动态波形图以及参数值,并响应用户的输入选择。经过与标准心率采集系统对比之后,确定本系统的心率变异性分析结果准确率高。此外,本文设计的系统还具有便于携带,可供集体测试使用等优点。
【关键词】：脉搏波 心率变异 嵌入式Wi-Fi 小波分析
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R54;TN92
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 心率变异性对于人体健康的意义14-15
• 1.2 无线通信在医疗设备中的应用15-18
• 1.2.1 相关无线通信技术16-17
• 1.2.2 在医疗设备中使用无线技术存在的挑战17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18
• 1.4 本文的组织结构18-20
• 第2章 脉搏信号特点与心率变异分析方法20-33
• 2.1 使用光电容积扫描法提取脉搏波信号20-21
• 2.2 光电脉搏信号特点21-23
• 2.3 心率变异性分析介绍23-29
• 2.3.1 时域分析法24-26
• 2.3.2 频域分析法26-29
• 2.3.3 非线性分析法29
• 2.4 心率变异分析系统方案29-33
• 2.4.1 单节点模式下的USB通信30-31
• 2.4.2 联网模式下的自定义通信协议31-33
• 第3章 脉搏波采集节点33-41
• 3.1 硬件设计33-37
• 3.1.1 光电耳夹33-34
• 3.1.2 信号处理电路设计34-35
• 3.1.3 微控制器35-36
• 3.1.4 USB接口及电源36-37
• 3.1.5 无线传输模块37
• 3.2 固件设计37-41
• 3.2.1 采样设置38-39
• 3.2.2 光电耳夹控制算法39-41
• 第4章 脉搏信号处理与心率提取研究41-50
• 4.1 小波分析介绍41-43
• 4.1.1 离散小波变换41-42
• 4.1.2 快速小波分解算法42-43
• 4.2 小波分析去噪43-45
• 4.3 基于小波分析的脉搏信号处理45-47
• 4.4 心率提取47-50
• 4.4.1 类微分数据处理47-48
• 4.4.2 心率计算48-50
• 第5章 分析平台软件50-69
• 5.1 软件开发环境介绍50-53
• 5.1.1 WinSock网络通信模型50-52
• 5.1.2 ChartCtrl控件的使用52-53
• 5.2 分析平台软件设计与实现结构53-55
• 5.3 数据通信模块55-61
• 5.3.1 网络通信协议55-58
• 5.3.2 通信过程实现与管理58-59
• 5.3.3 节点状态管理59-61
• 5.4 心率变异性分析算法模块61-64
• 5.4.1 时域分析62
• 5.4.2 频域分析62-64
• 5.5 人机界面模块64-69
• 5.5.1 启动界面64-65
• 5.5.2 用户列表界面65-66
• 5.5.3 动态实时显示界面66-67
• 5.5.4 静态回放显示界面67-69
• 第6章 系统测试与分析69-76
• 6.1 网络通信功能验证69-72
• 6.2 分析结果准确性测试72-76
• 第7章 总结与展望76-78
• 参考文献78-81
• 作者在学期间所取得的科研成果81-82
• 致谢82

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