基于GPRS的腕带式心率遥测关键技术研究

摘要

针对心率遥测技术在运动训练和医疗监护应用中存在的问题,对检测过程的运动干扰与远程传输过程的数据丢包进行深入研究,大大提高了心率检测的准确性和远程传输的可靠性,这对推动心率遥测技术在运动训练和医疗监护领域的广泛应用具有现实意义。论文结合微弱信号处理、蓝牙传输和GPRS远程传输技术研究心率遥测系统的关键技术,主要研究内容如下:
　　 1、脉搏信号的处理电路设计。根据PVDF薄膜压电材料的基本特性,对其压电性能与等效电路进行分析;根据脉搏信号的特征,设计电荷放大电路、低通滤波电路、50Hz双T型单运放陷波电路以及电压放大电路,并通过EWB仿真软件对电路进行仿真分析,选择合适电路参数。
　　 2、设计一种基于改进动态阈值的脉搏周期算法,消除运动干扰的影响。选择聚偏氟乙烯(PolyvinylideneFluoride,PVDF)压电传感采集人体平静和运动状态下的脉搏波形,对比观察运动干扰对脉搏波幅值的影响。在传统阈值提取方法基础上研究一种改进动态阈值算法,该方法可随波形幅值变化自适应地调整阈值范围。根据脉搏波形特征,对相邻两个主波的时间间期增加约束条件,结合动态阈值提出一种新的心率算法。使用传统阈值及改进动态阈值法同时采集运动心率,选取一段时间内的心率值进行对比,结果表明后者在抗运动干扰方面具有优越性。
　　 3、针对GPRS可靠传输问题,提出一种基于灰色预测模型的丢包补偿技术。选择TCP可靠传输协议进行传输,采用心跳包触发技术解决部分网络延时问题,设置自定义数据格式以防止误码接收;服务器接收一定量的心率值作为原始样本,建立灰色预测模型,采用滚动时间序列实时更新样本库,根据心率值的连续性,对丢包进行预测补偿。
　　 4、搭建心率遥测系统实验平台。通过心率采集模块实现脉搏信号采集、心率计算以及蓝牙无线射频发送;心率传输模块负责蓝牙无线射频接收和GPRS远程传输;在VB6.0的环境下,利用Winsock创建一个一对多服务器,高效实现与GPRSDTU客户端之间的TCP通信。