[發明專利]基于GPS與心率結合的運動狀態監測方法

在審

• 申請號: 202010199024.X
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111297340A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 劉東昌;趙麗麗;王家棟
• 申請（專利權）人: 中網聯金樂盟科技（北京）有限公司;中科愛思（天津）科技有限公司
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/11;A61B5/00;G01S19/19;A61B5/0402
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

1.一種基于GPS與心率結合的運動狀態監測方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、心電采集處理模塊通過電極采集人體心電信號，經過模擬信號處理后輸出至數字部分；

步驟2、心電采集處理模塊的數字部分進行心率值計算；

步驟3、將心率值與GPS定位模塊獲得的定位信息相結合，使佩戴者的運動軌跡呈現在地圖上，當心值率出現異常情時自動報警。

2.根據權利要求1所述的基于GPS與心率結合的運動狀態監測方法，其特征在于：所述步驟1的具體實現方法為：心電采集處理模塊的模擬部分通過標準的一次性心電紐扣電極采集人體心電信號，該心電信號經導聯線進入到前置放大電路，經過一個電壓跟隨器完成心電采集處理模塊的阻抗匹配，再通過低通濾波濾除高頻信號并通過二級放大及電平抬升后輸入至數字部分。

3.根據權利要求1所述的基于GPS與心率結合的運動狀態監測方法，其特征在于：所述步驟2的具體實現方法為：心電采集處理模塊的數字部分采用全相位FFT濾波進行心電信號預處理、采用差分絕對值的QRS波檢測算法進行心電特征波形識別、特征提取及心率值計算。

4.根據權利要求3所述的基于GPS與心率結合的運動狀態監測方法，其特征在于：所述全相位FFT濾波進行心電信號預處理的方法包括以下步驟：

⑴用前窗F＝[f₀f₁···f_N-1]^T對輸入數據x(n)進行加窗；

⑵用正變換把加窗后的各數據矢量變換到頻率域；

⑶在頻率域里用矢量H＝[H₀H₁···H_N-1]^T改變頻率特性；

⑷通過反變換把頻率域的數據變換回時域；

⑸用后窗b＝[b₀b₁···b_N-1]^T對反變換后的數據向量進行加窗，再逐個移位疊加取平均輸出。

5.根據權利要求3所述的基于GPS與心率結合的運動狀態監測方法，其特征在于：所述差分絕對值的QRS波檢測算法進行心電特征波形識別、特征提取及心率值計算的方法包括以下步驟：

⑴按下式計算心電信號的差分絕對值：

|Δx_i|＝|x_i-x_i-1|

式中，x_i代表各個時刻的心電數據；

⑵差分絕對值構成了與ECG信號對應的差分信號D，求差分信號D的幅度平均值并將該幅度平均值放大γ倍；

⑶判斷差分信號D中各點幅度值是否大于并將判斷的結果保存在數組d中；

⑷對數組d中1的位置進行判斷，如果數組d中的1不在數組的兩端，則查找數組d中的1的數據d[j]，并在心電信號數據中找到與之對應的點x_i，取x_i前后各n個點，在區間[i-n,i+n]內查找出最大值Rmax和最小值Rmin，比較最大值Rmax和最小值Rmin的絕對值大小，取絕對值大的點對應位置為R波的極值點的位置，并將位置信息其保存在數組B中；

⑸將數組d中的數據d[j]之后的k個點清零；

⑹將數組B中的數據依次做差求平均值然后再根據采樣頻率f計算得到心率值x₁：

6.根據權利要求1所述的基于GPS與心率結合的運動狀態監測方法，其特征在于：所述步驟3的具體實現方法為：

⑴判斷心率值是否在正常范圍內，如果正常執行步驟⑹，否則進入步驟⑵；

⑵根據GPS定位模塊獲得的定位信息判斷手環佩戴者是否處于運動狀態，如果處于運動狀態則執行步驟⑷，否則執行步驟⑶；

⑶判斷是否處于特殊場合，是則執行步驟⑸，否則執行步驟⑹；

⑷通過位移計算出心率變化幅值，判斷心率增長是否在正常范圍內，是則執行步驟⑹，否則執行步驟⑸；

⑸自動進行報警并在地圖上標識出最近的醫院；

⑹正常顯示定位信息并持續監測。