用于穿戴式心率监测仪的抗运动干扰技术研究

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1、硕士学位论文參Ｉ用于穿戴式心率监测仪的抗运动干扰技术研究作者姓名梅思宇学校导师姓名、职称郑雪峰教授企业导师姓名、职称程玉华研究员申请学位类别工程硕士Ｉ西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢；也不包含中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同

2、工作的同事对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一切法律责任学位论文若有不实之处，本人承担。感，日期：—本人签名：物碰夺４西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文论文的全部或部分内容，允许采用影的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布印。同时本人保证，结合学位论文研宄成果完成的论、缩印或其它复制手段保存论文西安电子科技大学。

3、文、发明专利等成果，署名单位为保密的学位论文在年解密后适用本授权书。：本人签名：你Ａ許导师签名圣澤今Ｉ，日：．－－日期：期７＾＼？Ｌ＾｜学校代码10701学号1511122825分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文用于穿戴式心率监测仪的抗运动干扰技术研究作者姓名：梅思宇领域：软件工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：郑雪峰教授企业导师姓名、职称：程玉华研究员学院：微电子学院提交日期：2018年4月ResearchonAnti-motionDisturbanceTechnologyf

4、orWearableHeartRateMonitorAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByMeiSiyuSupervisor:ZhengXuefengTitle:ProfessorSupervisor:ChengYuhuaTitle:ResearchFellowApril2018摘要摘要随着社会物质文明的快速发展以及老龄化问题的日益严重，可穿戴生理监

5、测设备已经成为了电子智能化的研究热点。而运动噪声干扰的去除是可穿戴生理设备研究开发的重点内容和难点之一。心率是人体的重要的生理参数，一套可以实时、便携、精确的测量心率的设备对老年人及病患的健康监控有着重要的价值。而目前，市面上的设备普遍存在着局限性，如穿戴舒适性差、使用不便、运动状态下测量精度过低等问题。为了解决上述问题，本文设计开发了一套用于穿戴式心率监测设备的系统。该系统从硬件、心率提取算法、运动噪声去除算法等多方面共同作用来提高设备对运动噪声的抗性，从而达到随时随地准确进行心率监控的目的。针对同时采集运动信号和脉搏波信号导致的采样

6、率下降问题开展了深入研究。在硬件方面，采用M2医疗芯片为主控制器，并集成BMA250三轴加速度传感器、CC2504蓝牙电路，实现了穿戴式心率监测系统的硬件设计，可对进行脉搏波信号和运动参考信号的同步实时采集并发送手机终端进行处理。针对传统心率算法对特殊心率或存在噪声的信号测量不准确的问题开展了深入研究。在心率提取算法方面，采用时域提取心率、频域进行验证的方法来处理脉搏波。其中，时域上采用数学形态学的方法进行心率计算，频域上采取快速傅里叶变换来提取验证心率。在运动噪声去除算法方面，针对加入运动参考信号后设备采样率减小的问题，引入了运动状态

7、决策树的方法。通过判定当前运动为轻微运动与强烈运动，分别采用无运动参考信号的小波阈值去噪方法和改进的变步长的LMS自适应滤波算法实现性能提升。通过Matlab算法仿真以及样机的实际验证，本文开发的抗运动干扰算法有效降低了噪声影响，使信号的信噪比普遍提高3dB左右，并且相对于一般的LMS算法，具有收敛较快的特点。系统采用的心率提取算法，相对传统的时域算法，在信号质量较差的情况下，精确度偏差不超过3次/分钟，而相对于频域的提取算法，测量精度为1次/分钟。与市场同类产品相比，具有体积小、便携性好、精确率高的特点，可以满足日常生活多种情况下的测

8、量需求。关键词：穿戴式，心率，运动噪声，小波变换，自适应滤波IABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofsocialmaterialcivilizationandin