穿戴式躯感网系统的设计与实现

摘要

随着我国老龄化人口的比例增大，心血管疾病、心脏病和慢性病等疾病的发病率越来越高。因此，对老年人的身体状况进行长期、实时地监护是非常必要的。在这种情况下，具有低功耗、低成本、易携带和智能化等特点的穿戴式躯感网系统具有十分广阔的市场需求。
　　穿戴式躯感网（WBSN）是由一系列穿戴于体表的小型化、低功耗生物传感器组成的无线传感器网络系统。本文在对穿戴式躯感网的发展现状和有关技术研究基础上，设计并实现了一个穿戴式躯感网系统。该系统包括生理参数采集子系统、通信子系统和中心处理子系统三个子系统。
　　生理参数采集子系统包含三导联心电模块、数字血氧模块和体温模块，用于完成心电信号、呼吸信号、血氧饱和度、脉率和体温等生理参数数据采集和处理。在三导联心电信号采集模块中，本文设计并实现了基线漂移去除和工频干扰滤波等算法，去除了由于人体运动产生的心电信号基线漂移和心电信号中的噪声；通过对呼吸信号特点的分析，设计了呼吸波的识别算法，实现了呼吸波的识别。
　　通信子系统负责生理参数采集子系统和中心处理子系统的无线通讯，本文采用蓝牙通信技术，设计了一套可靠稳定的数据传输协议，实现了模块识别和权限验证功能，为数据准确、实时地传输提供了保障。
　　中心处理子系统以Android智能手机为平台，建立了蓝牙通信连接，实现了数据的接收与处理、R波实时检测和数据的实时显示等功能。该子系统还能对心率过快、呼吸缓慢和血氧饱和度过低等异常状态进行识别，实现自动短信或电话通知。
　　通过对监测者的测量表明本文设计的穿戴式躯感网系统能够准确地获取人体的生理参数信息，达到了预期要求，具有很好的可靠性和实用性。

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第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 课题研究现状及意义

1.3 系统相关技术介绍

1.4 本文研究内容

1.5 论文章节安排

第二章 系统结构设计

2.1 总体架构

2.2 生理参数采集系统

2.3 通信系统

2.4 中心处理系统

2.5 本章小结

第三章 生理参数采集系统

3.1 三导联心电模块

3.2 数字血氧模块

3.3 体温模块

3.4 本章小结

第四章 通信系统

4.1 蓝牙模块

4.2 模块识别功能

4.3 数据传输协议

4.4 本章小结

第五章 中心处理系统

5.1 中心处理系统功能框架

5.2 蓝牙设备连接模块

5.3 生理参数实时监护模块

5.4 心率实时计算模块

5.5 基本信息设置模块

5.6 本章小结

第六章 测试与分析

6.1 心电滤波算法结果与分析

6.2 数据传输协议的测试

6.3 R波实时检测算法结果与分析

6.4 系统测试

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

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