基于无线体域网的远程健康监护技术研究-电子与通信工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 研究生签名： 日期： 南京邮电大学学位论文使用授权声明 本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文 档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索； 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。 涉密学位论文在解密后适用本授权书。 研究生签名： 导师签名： 日期： 摘要 随着经济的不断发展，国内人口老龄化的现象也逐渐凸显。老年人的比例逐渐增多，如 何高效的监护老人的健康得到了人们的广泛关注，而随着移动通信和传感器技术的不断发展， 基于无线体域网的远程健康监护为解决空巢老人缺乏照顾问题提供了有效的技术手段。 论文以此作为研究背景，论述了无线体域网技术、可穿戴传感器、ZigBee 通信技术在远 程医疗方面的应用。本文使用基于 ZigBee 通信技术的 Shimme（r Sensing Health with Intelligence, Modularity, Mobility and Experimental Reusability）传感器平台作为无线体域网节点，在该平台 的 TinyOS 操作系统上编程实现心电信号（ECG，Electrocardiogram）的去噪算法和跌倒检测 算法，实现了老年人健康监护的远程医疗实际应用。 首先，设计并验证了一种基于 Savitzky-Golay 滤波器的 ECG 信号在线实时去噪算法。论 文研究了远程健康监护中最重要的心电信号，准确有效的分析心电信号是实现系统的重要环 节。针对目前 ECG 信号普遍采用计算机平台处理的现状，通过 Shimmer 节点自带的微处理 器实现 Savitzky-Golay 滤波算法，对原始 ECG 信号降噪处理，本文实现了 ECG 信号在线实 时采集和降噪，进而可以对降噪后的 ECG 信号进行进一步处理（如 QRS 波形定位等、提取 心率等），保证了后续分析的可靠性，降低了节点功耗。 其次，设计并验证了一种融合三轴加速度计和 ECG 信号的跌倒检测算法。意外跌倒对老 年人的健康是很大的威胁，能够准确的检测出跌倒行为将为老年人行为健康提供有效的保障。 针对传统的跌倒检测算法在某些环境下准确率较低的现状，通过提取三轴加速度中的 SMV、 标准差两个特征量，和 ECG 信号中的心率特征量，结合 KNN 分类算法，本文实现了融合三 轴加速度与 ECG 信号的跌倒检测，通过实验验证了该算法的有效性，并且提高了检测精度。 综上所述，本文以无线体域网为背景，在无线传感器平台 Shimmer 上设计并验证了 ECG 在线实时去噪和跌倒检测等算法，对于实现老年人健康监护具有重要的理论研究意义和实际 应用价值。 关键词： 无线体域网，可穿戴设备，心电信号检测，S-G 滤波器，跌倒检测，KNN 算法 I Abstract With the continuous development of the economy, the domestic population aging phenomenon has become increasingly obvious and serious. The increasing proportion of the elderly is driving the development of telemedicine. With the rapid development of wireless communication and sensor technology, telemedicine has provided an effective way to solve this problem, which is based on wireless body area network and sensor technology. Basing on the background above, we analyze the application of wireless body area network