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1、 （申请全日制工程硕士学位论文） 数字滤波算法数字滤波算法 在心电信号采集中的应用在心电信号采集中的应用 2012 年 5 月 培养单位：计算机科学与技术学院培养单位：计算机科学与技术学院 学科专业：计算机技术学科专业：计算机技术 研研 究究 生：熊威生：熊威 指导老师：徐东平指导老师：徐东平 教授教授 罗跃军罗跃军 高级工程师高级工程师 分类号 密 级 UDC 学校代码 10497 学 位 论 文 题 目 数字滤波算法在心电信号采集中的应用 英 文 The Application of Digital Filtering Algorithms in 题 目 ECG Signal Acquis
2、ition 研究生姓名 熊 威 姓名 徐东平 职称 教授 学位 博士 单位名称 计算机科学与技术学院 邮编 430063 姓名 罗跃军 职称 高级工程师 单位名称 武汉光庭导航数据有限公司 邮编 430071 申请学位级别 硕士 工程领域名称 计算机技术 论文提交日期 2012.4 论文答辩日期 2012.5 学位授予单位 武汉理工大学 学位授予日期 答辩委员会主席 评阅人 2012 年 5 月 指导教师 副指导教师 独 创 性 声 明 本人声明， 所呈交的论文是本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
3、的研究成果， 也不包含为获得武汉理工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。 签 名： 日 期： 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、 使用学位论文的规定， 即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。 同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文， 并向社会公众提供信息服务。 （保密的论文在解密
4、后应遵守此规定） 研究生（签名） ： 导师（签名） ： 日期 武汉理工大学硕士学位论文 I摘 要 随着汽车行业的飞速发展，全球经济大环境的不断变化，汽车产品的竞争日益激烈，这让汽车厂商感受到前所未有的压力。为了有效应对这种竞争的压力，有些厂商开始从改善汽车产品的体验性能着手，使产品更加人性化，以便提高产品的竞争力。比如，在汽车驾驶室内嵌入心电检测设备，方便驾驶员随时监测自己的生理状况。本论文所阐述的工作正是来源于车载人体健康监视系统项目。 数字滤波是车载人体健康监视系统中非常重要的一个部分，也是本次研究的核心工作。本论文详细分析研究了数字滤波相关理论,并在该理论知识基础上按照项目要求利用 MA
5、TLAB 实验仿真工具， 设计数字滤波器， 并论述其正确性。最后用 C 语言设计滤波程序，从而对心电传感器检测的带有干扰的心电信号按照项目要求进行数字滤波，以达到去噪的目的。本论文全面论述和总结了研究过程，以及其技术步骤。 论文首先简要分析了模拟巴特沃斯、切比雪夫 1、切比雪夫 2 及椭圆滤波器的特性，重点选择模拟巴特沃斯滤波器模型，并以间接法设计 IIR 数字滤波器为参照，深入分析了脉冲响应不变法和双线性变换法两种方法的优缺点。 论文仿真部分按照项目提出的滤波要求， 在“清晰的”心电信号基础上叠加干扰信号作为实验数据源，然后运用 MATLAB 进行实验仿真，对仿真图的观察对比分析表明，所设计
6、的数字滤波器性能符合项目要求。 此上设计思路仍然处于模拟仿真阶段，因此，论文最后对其具体实施相关问题提出了作者的展望。 关键词关键词：汽车，心电信号，数字滤波，巴特沃斯 武汉理工大学硕士学位论文 IIAbstract With the rapid development of the automotive industry, the changing of global economic environment, the competition of automotive products is increasingly fierce, which makes the car manufact
7、urers feel unprecedented pressure. In order to deal with the pressure of this competition effectively, some manufacturers began to improve the performance of automotive experience to make products more user-friendly. In order to improve the competitiveness of their products, for example, embedded ca
8、b ECG testing equipment in the vehicle to facilitate the driver to monitor their physical condition at any time. The work described in this thesis is derived from the project of the vehicle mounted monitoring system of humans health. Digital filter is a very important part of the vehicle mounted mon
9、itoring system of humans health, but also the core of this study. This thesis analysis on digital filter theory in detail, and using the experiment-simulation tool of MATLAB to design a digital filtering accordance with the project requirements based on such theoretical knowledge, and discusses its
10、correctness. Finally, design a filtering program with C language, Digital filtering the ECG which detected from ECG sensors and with interference accordance with the project requirements, to achieve the purpose of filtering out the noise. This thesis comprehensively discusses and summarizes the rese
11、arch process, as well as the technical steps. The thesis begins with a brief analysis of the characteristics of analog Butterworth, Chebyshev1, Chebyshev2 and Elliptic filter, and selecting the model of analog Butterworth , and select indirect method of IIR digital filter as a reference, and analyze
12、s The advantages and disadvantages of impulse invariant method and bilinear transformation method. In the simulation of this thesis, accordance with project requirements, on the basis of “clear“ ECG, superimposing interference signal as the source of experimental data, then doing experimental simula
13、tion with MATLAB, the observed and compared from the simulation analysis shows that the performance of a digital 武汉理工大学硕士学位论文 IIIfilter designed to meet the project requirements. The foregoing design ideas are still in the simulation stage, in the end, this thesis proposes the authors outlook for Specific implementation related to issues. Key words: Automotive, ECG, Digital filtering, Butterworth 武汉理工大学硕士学位论文 IV目 录 第 1 章 绪 论 . . 1 1.1 课题来源与研究意义 . 1 1.2 人性化设计在汽车产品中的运用趋势 . 1 1.3 数字滤波器应用现状及发展分析 . 2 1.4 研究内容与论文组织结构 . 3 第 2 章 系统总体方案设计 . . 5 2.1 系统总体框架及说明 . 5 2.2 本课题待解决的问题
