掌上多功能監(jiān)護呼救定位系統(tǒng)的研制

　　心電圖信號處理

　　ECG信號通過濾波器后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。雖然，濾波器能夠濾除大部分的包括工頻和肌電等在內(nèi)的干擾信號，但是通過最后一級跟隨器和系統(tǒng)電源本身耦合進來的工頻干擾信號仍然會對信號質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。因此在對心電圖信號進行分析得出心律信息之前，需對心電圖信號進行數(shù)字濾波處理。受實時處理時間間隔的限制，為盡可能縮短濾波所需時間，同時考慮到MXT8051只能支持整數(shù)運算，本設(shè)計中采用整系數(shù)型IIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)對ECG信號的濾波處理。

　　該濾波器的頻響曲線如圖8所示。

　　經(jīng)過該濾波器后，250采樣率獲得的ECG頻譜中高于30Hz的信號已被大大衰減，便于下一步分析心律的處理算法的實現(xiàn)。本設(shè)計所用心率分析算法對心電波形進行空間尺度變換后，QRS波群的斜率變化具有顯著特征，一般而言QRS波群位置能夠檢測到連續(xù)2~4個峰值，據(jù)此對R波進行提取，通過計算RR間期，推算出使用者的心率。

　　該算法實現(xiàn)時，需構(gòu)建一個10點的移位寄存器，使心電圖采樣點數(shù)據(jù)依次通過該寄存器。通過對該數(shù)據(jù)鏈的差分獲得該段波形曲線的斜率，然后搜索滿足設(shè)定閾值的斜率出現(xiàn)后一段時間間隔內(nèi)的波形曲線中是否出現(xiàn)2~4次滿足閾值的斜率曲線，如果發(fā)現(xiàn)則認為檢測到QRS波群，再通過查找該時間間隔內(nèi)的絕對極值定位R波。

　　加速度信號處理

　　加速度信號的處理目的是獲得使用者的身體運動狀態(tài)變化，從而檢測出使用者是否發(fā)生了諸如跌倒、強烈碰撞等會對人體產(chǎn)生危害的運動狀態(tài)的改變。以跌倒為例，單純考察初始狀態(tài)和最終狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)一些固定的模式——初始時人體處于直立狀態(tài)，跌倒后如果人體受到較大的傷害而無法恢復(fù)，大多數(shù)情況下人體處于水平狀態(tài)?；谝陨戏治?，對于跌倒的檢測和判斷，要求跌倒探測器能夠檢測到運動狀態(tài)的變化，同時分析算法能夠?qū)ψ兓^程進行分析，并根據(jù)分析結(jié)果實施報警處理機制。對于其他較為復(fù)雜的跌倒過程的監(jiān)護，可通過報警機制的配合，實現(xiàn)對跌倒探測及危險報警的準確觸發(fā)。跌倒檢測的算法狀態(tài)機如圖9所示。

　　報警處理

　　報警處理包含報警控制的操作確認和報警信息的發(fā)布。報警控制的操作確認根據(jù)基本設(shè)計分為自動報警和手動報警兩種方式。自動報警模式下，系統(tǒng)在確認發(fā)生危急情況時，自動進行延時等待，延時結(jié)束后，自動進入報警信息的發(fā)布操作;手動報警模式下，使用者可以根據(jù)自身情況選擇在必要時直接發(fā)送報警信息或中斷報警處理。圖10為自動模式和手動模式下報警處理的流程圖。

　　報警信息需包含：使用者生理信息：心率，姿態(tài);系統(tǒng)配置信息：監(jiān)護模式，報警模式;理位置;時間信息。

　　報警信息的格式如表2所示。

　　報警信息通過CDMA短信的方式發(fā)送給接收方，跌倒探測器采用DTGS-800b型CDMA模塊，通信控制就是使其能夠正常工作的一段例程。DTGS-800b型CDMA模塊提供RS232接口， MCU可根據(jù)需要通過AT命令實施對通信過程的控制。具體通信例程根據(jù)設(shè)計需求包括如下項目：

　　啟動CDMA模塊——CDMA_work();

　　啟動GpsOne®服務(wù)——Gps_Start();

　　獲得GPS空間定位信息——Gps_Position();

　　發(fā)送短信息報警——Send_SMS();

　　由于通信例程涉及的狀態(tài)不多，基本是按照上面的順序進行，因而程序結(jié)構(gòu)比較簡單，這里就不再贅述。