基于跌倒和心电检测的便携式老年人健康监护系统研究

摘要

随着老龄化加重，城镇化的推进，独居老人的数量急剧增加，老年人的健康监护日益成为社会话题，尤其是突发疾病的监护越来越受到人们的关注。
　　本文旨在利用嵌入式系统设计一款老年人健康监护仪，完成心电波形、心率的显示和跌倒的实时检测，对跌倒突发异常事件进行报警，缩短从跌倒到救治的时间，减少由跌倒引起的意外伤害。
　　本文首先利用MEMS惯性传感器设计置于腰间的可穿戴跌倒检测系统，利用BMD101设计非标准单导联的心电信号采集系统，利用SD卡和液晶屏设计数据存储和显示单元；随后对跌倒进行了力学和运动学的分析，对身体加速度及姿态在不同阶段的表现进行了研究，提取出身体加速度及其动态量和静态量、加速度变化量，身体姿态角、角速度绝对值之和等特征参数，为此提出了基于多传感器数据融合的跌倒检测算法。针对心电波形中基线漂移现象设计了形态滤波器；然后利用实时操作系统以实时性和安全性为原则设计了多任务的调度的方法，并对算法程序的实现进行设计；最后，收集了10名志愿者做模拟跌倒以及日常活动的数据，对跌倒检测算法的有效性进行了验证，取得了96.67%的灵敏度和97%的特异性。并给出了心率、心电波形滤波前后的对比结果。
　　本文的最后对老年人健康监护系统的设计过程进行了总结，指出了设计中存在的缺陷，为后续工作的开展制定了计划。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外的研究现状

1.3论文的主要内容与章节安排

第二章 系统硬件设计

2.1系统结构

2.2跌倒信息采集单元的设计

2.3心电信号采集单元的设计

2.4数据存储硬件设计

2.5显示硬件设计

2.6本章小结

第三章 跌倒检测和心电滤波算法的设计

3.1跌倒检测

3.2心电信号滤波算法

3.3本章小结

第四章 系统程序设计

4.1系统架构图

4.2μC/OS-II操作系统简介

4.3程序任务调度设计

4.4算法的程序实现

4.5本章小结

第五章 实验分析

5.1跌倒实验

5.2心电检测

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文