宇航员生理状态实时监测系统的设计与实现

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随着我国航天技术的不断发展,实时监测宇航员的生理状态的需求不断凸显。本课题以心冲击信号为核心,设计并实现了可穿戴多生理采集系统,同时采集心冲击信号、心电信号和脉搏式血氧信号。本课题为评价航天员的生理状态和对心冲击信号进行研究主要进行了以下工作:  (1)搭建多生理信号联合采集系统。实现三种生理信号同步采集,并对系统进行了穿戴舒适性、系统功耗和信号质量三个方面的测试,为信号处理分析研究提供了硬件基础。  (2)研究心冲击信号处理和分析方法。在软件层中使用复杂度较低、实时性较好的滤波算法去除信号的干扰并对三种信号进行显示;在后续信号分析中,为了使得对于信号的分析更加准确,研究选用性能高的基于EMD和Hilbert变化的去噪算法保证信号质量;通过模板匹配算法实现心冲击信号特征点提取。  (3)探索基于心冲击信号的应用。基于心冲击信号和脉搏波信号提取脉搏波传导时间,依此进行血压的计算;对比同步采集的心电信号与心冲击信号获取心率变异性时域、频域指标,探究基于心冲击信号的心率变异性分析方法。  (4)设计实验验证采集设备、信号处理和信号分析的效果。分别设计实验验证去噪算法、特征点提取算法和心率变异性分析方法的有效性;对多传感器进行对比实验验证不同传感器采集的心冲击信号的相关性;设计实验探索心功能应用前景。  通过课题的研究,取得了以下成果:(1)搭建了多生理信号联合采集系统;(2)建立了信号处理和联合分析的方法;(3)探究了心冲击信号的医学应用前景。
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