掌上多功能監(jiān)護(hù)呼救定位系統(tǒng)的研制

　　心電圖信號(hào)處理

　　ECG信號(hào)通過濾波器后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。雖然，濾波器能夠?yàn)V除大部分的包括工頻和肌電等在內(nèi)的干擾信號(hào)，但是通過最后一級(jí)跟隨器和系統(tǒng)電源本身耦合進(jìn)來(lái)的工頻干擾信號(hào)仍然會(huì)對(duì)信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。因此在對(duì)心電圖信號(hào)進(jìn)行分析得出心律信息之前，需對(duì)心電圖信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波處理。受實(shí)時(shí)處理時(shí)間間隔的限制，為盡可能縮短濾波所需時(shí)間，同時(shí)考慮到MXT8051只能支持整數(shù)運(yùn)算，本設(shè)計(jì)中采用整系數(shù)型IIR數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)ECG信號(hào)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(hào)已被大大衰減，便于下一步分析心律的處理算法的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)所用心率分析算法對(duì)心電波形進(jìn)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(cè)到連續(xù)2~4個(gè)峰值，據(jù)此對(duì)R波進(jìn)行提取，通過計(jì)算RR間期，推算出使用者的心率。

　　該算法實(shí)現(xiàn)時(shí)，需構(gòu)建一個(gè)10點(diǎn)的移位寄存器，使心電圖采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)依次通過該寄存器。通過對(duì)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(shí)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(rèn)為檢測(cè)到QRS波群，再通過查找該時(shí)間間隔內(nèi)的絕對(duì)極值定位R波。

　　加速度信號(hào)處理

　　加速度信號(hào)的處理目的是獲得使用者的身體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，從而檢測(cè)出使用者是否發(fā)生了諸如跌倒、強(qiáng)烈碰撞等會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害的運(yùn)動(dòng)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(shí)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(wú)法恢復(fù)，大多數(shù)情況下人體處于水平狀態(tài)?；谝陨戏治觯瑢?duì)于跌倒的檢測(cè)和判斷，要求跌倒探測(cè)器能夠檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，同時(shí)分析算法能夠?qū)ψ兓^程進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果實(shí)施報(bào)警處理機(jī)制。對(duì)于其他較為復(fù)雜的跌倒過程的監(jiān)護(hù)，可通過報(bào)警機(jī)制的配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)跌倒探測(cè)及危險(xiǎn)報(bào)警的準(zhǔn)確觸發(fā)。跌倒檢測(cè)的算法狀態(tài)機(jī)如圖9所示。

　　報(bào)警處理

　　報(bào)警處理包含報(bào)警控制的操作確認(rèn)和報(bào)警信息的發(fā)布。報(bào)警控制的操作確認(rèn)根據(jù)基本設(shè)計(jì)分為自動(dòng)報(bào)警和手動(dòng)報(bào)警兩種方式。自動(dòng)報(bào)警模式下，系統(tǒng)在確認(rèn)發(fā)生危急情況時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行延時(shí)等待，延時(shí)結(jié)束后，自動(dòng)進(jìn)入報(bào)警信息的發(fā)布操作;手動(dòng)報(bào)警模式下，使用者可以根據(jù)自身情況選擇在必要時(shí)直接發(fā)送報(bào)警信息或中斷報(bào)警處理。圖10為自動(dòng)模式和手動(dòng)模式下報(bào)警處理的流程圖。

　　報(bào)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(hù)模式，報(bào)警模式;理位置;時(shí)間信息。

　　報(bào)警信息的格式如表2所示。

　　報(bào)警信息通過CDMA短信的方式發(fā)送給接收方，跌倒探測(cè)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(shí)施對(duì)通信過程的控制。具體通信例程根據(jù)設(shè)計(jì)需求包括如下項(xiàng)目：

　　啟動(dòng)CDMA模塊——CDMA_work();

　　啟動(dòng)GpsOne®服務(wù)——Gps_Start();

　　獲得GPS空間定位信息——Gps_Position();

　　發(fā)送短信息報(bào)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(jìn)行，因而程序結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，這里就不再贅述。