一种非接触式生命体征监护系统研究

发布时间：2017-07-16 08:10

  本文关键词：一种非接触式生命体征监护系统研究

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【摘要】：生命体征包含心率、呼吸、血压、体温等指标,传统的体征监护手段多为医疗机构掌握,随着移动便携式设备、可穿戴设备的发展以及人们生活水平的提高,人们对于自身健康状况的较以往更为关注。但是传统的接触式体征监护设备存在电极接触皮肤、受限于电缆、介入式监测可能引起生理参数的变化等问题。对于特殊场景下不能接触式监测的情况,接触式监护设备具有很大的局限性。非接触式生命体征监护设备可以解决此类问题。本文提出了一种非接触式生命体征监护系统,该系统集心率呼吸监测、久坐监测、环境监测等功能于一体,可为家用智能机器人提供参考。本文研究工作的重点在于:(1)对于非接触式体征检测技术的研究;(2)对于生物雷达监测系统的设计;(3)实时心率呼吸信号监测系统设计;(4)基于生物雷达的嵌入式生命体征监护系统的实现。本文研究工作的主要创新点有:(1)以实际应用为设计出发点。考虑到了将系统小型化、轻量化以提高便携性,充分降低了系统的功耗,延长续航时间等,最终设计出一款生命体征监护产品;(2)基于办公和家庭环境,实现了实时的体征信号获取、滤波放大、分离以及信号识别,得到了较为准确可以反应人体体征变换的心率和呼吸参数。(3)将实验室、PC环境下的算法改进并移植到嵌入式平台,实现了算法的实用化、产品化,真正的利用算法理论帮助解决了实际问题;(4)探索并实现了久坐监测,设计了亲友提醒功能,建立了积分奖励机制,帮助人们在一定程度上减少久坐、克服久坐。
【关键词】：生物雷达 非接触 信号处理 体征监护
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 生命体征检测9-12
• 1.1.1 生命体征概述9-10
• 1.1.2 体征检测技术10-11
• 1.1.3 非接触生命体征监测11-12
• 1.2 选题背景和研究意义12-13
• 1.2.1 背景介绍12
• 1.2.2 研究意义12-13
• 1.3 本文所涉及技术相关研究综述13-15
• 1.3.1 生物雷达体征检测技术13-14
• 1.3.2 生物雷达体征检测技术研究现状14-15
• 1.4 本文研究内容和研究方法15-16
• 1.5 论文结构安排16-19
• 第2章 基础理论和概念界定19-27
• 2.1 微弱体征信号监测的可行性19-21
• 2.1.1 生理学基础19
• 2.1.2 电磁学基础19-21
• 2.2 多普勒生物雷达检测微弱体动信号的理论基础21-24
• 2.2.1 生物雷达概述21-22
• 2.2.2 雷达方程22-23
• 2.2.3 人体目标的雷达散射截面估算23-24
• 2.2.4 人体目标的雷达反射功率24
• 2.3 信号处理算法24-27
• 2.3.1 基于傅里叶变换的信号分析24-25
• 2.3.2 基于短时傅里叶变换的信号分析25-27
• 第3章 基于多普勒生物雷达的系统设计27-37
• 3.1 系统设计概述27-31
• 3.1.1 多普勒天线选型28-29
• 3.1.2 雷达射频前端选型29-31
• 3.2 模拟信号处理电路设计31-37
• 3.2.1 滤波电路基础31-32
• 3.2.2 前期微弱信号模拟电路设计中遇到的问题32-33
• 3.2.3 多普勒雷达模块设计33-37
• 第4章 基于连续波生物雷达的体征监测研究37-47
• 4.1 模拟心率呼吸信号的预处理37-41
• 4.1.1 模拟信号的导入和处理流程37-39
• 4.1.2 数字滤波算法设计39-41
• 4.2 心肺信号的监测算法设计41-45
• 4.2.1 小波变换对信号进行时域的寻优41-42
• 4.2.2 STFT获取心率和呼吸估计值42-43
• 4.2.3 实验设计43-45
• 4.3 久坐监测算法设计45-47
• 第5章 基于生物雷达的非接触嵌入式生命监护系统设计47-61
• 5.1 系统框架与功能描述47
• 5.2 工业设计与嵌入式硬件平台设计47-51
• 5.2.1 外观设计47-49
• 5.2.2 结构设计49-50
• 5.2.3 硬件设计50-51
• 5.3 基于物联网的人机互动设计51-53
• 5.4 系统算法设计53-55
• 5.5 办公环境下人体生命体征监护实验55-61
• 5.5.1 实验目的55-56
• 5.5.2 实验设计56-59
• 5.5.3 实验结果与总结59-61
• 第6章 总结与展望61-63
• 6.1 主要工作及成果61-62
• 6.2 研究展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-69
• 个人简历与在学期间的研究成果69-71
• 附录A 发明专利:人体久坐状态的检测系统及其检测方法71-79
• A.1 说明书摘要71
• A.2 权利要求书71-73
• A.3 技术领域73
• B.4 背景技术73-74
• B.5 发明内容74-76
• A.6 附图说明76-77
• A.7 具体实施方式77-79
• 附录B 实用新型专利:人体久坐状态检测装置的控制系统79-84
• B.1 说明书摘要79
• B.2 权利要求书79-80
• B.3 技术领域80
• B.4 背景技术80-81
• B.5 实用新型内容81-82
• B.6 附图说明82-83
• B.7 具体实施方式83-84

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本文编号：547729