掌上多功能監護呼救定位系統的研制

　　心電圖信號處理

　　ECG信號通過(guò)濾波器后經(jīng)A/D轉換為數字信號。雖然，濾波器能夠濾除大部分的包括工頻和肌電等在內的干擾信號，但是通過(guò)最后一級跟隨器和系統電源本身耦合進(jìn)來(lái)的工頻干擾信號仍然會(huì )對信號質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。因此在對心電圖信號進(jìn)行分析得出心律信息之前，需對心電圖信號進(jìn)行數字濾波處理。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只能支持整數運算，本設計中采用整系數型IIR數字濾波器實(shí)現對ECG信號的濾波處理。

　　該濾波器的頻響曲線(xiàn)如圖8所示。

　　經(jīng)過(guò)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(shí)現。本設計所用心率分析算法對心電波形進(jìn)行空間尺度變換后，QRS波群的斜率變化具有顯著(zhù)特征，一般而言QRS波群位置能夠檢測到連續2~4個(gè)峰值，據此對R波進(jìn)行提取，通過(guò)計算RR間期，推算出使用者的心率。

　　該算法實(shí)現時(shí)，需構建一個(gè)10點(diǎn)的移位寄存器，使心電圖采樣點(diǎn)數據依次通過(guò)該寄存器。通過(guò)對該數據鏈的差分獲得該段波形曲線(xiàn)的斜率，然后搜索滿(mǎn)足設定閾值的斜率出現后一段時(shí)間間隔內的波形曲線(xiàn)中是否出現2~4次滿(mǎn)足閾值的斜率曲線(xiàn)，如果發(fā)現則認為檢測到QRS波群，再通過(guò)查找該時(shí)間間隔內的絕對極值定位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(dòng)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(huì )對人體產(chǎn)生危害的運動(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，大多數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(dòng)狀態(tài)的變化，同時(shí)分析算法能夠對變化過(guò)程進(jìn)行分析，并根據分析結果實(shí)施報警處理機制。對于其他較為復雜的跌倒過(guò)程的監護，可通過(guò)報警機制的配合，實(shí)現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基本設計分為自動(dòng)報警和手動(dòng)報警兩種方式。自動(dòng)報警模式下，系統在確認發(fā)生危急情況時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行延時(shí)等待，延時(shí)結束后，自動(dòng)進(jìn)入報警信息的發(fā)布操作;手動(dòng)報警模式下，使用者可以根據自身情況選擇在必要時(shí)直接發(fā)送報警信息或中斷報警處理。圖10為自動(dòng)模式和手動(dòng)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);系統配置信息：監護模式，報警模式;理位置;時(shí)間信息。

　　報警信息的格式如表2所示。

　　報警信息通過(guò)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可根據需要通過(guò)AT命令實(shí)施對通信過(guò)程的控制。具體通信例程根據設計需求包括如下項目：

　　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，因而程序結構比較簡(jiǎn)單，這里就不再贅述。