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《华南理工大学》 2011年
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基于FPGA的胎儿心电盲源分离系统研究

吴俊强  
【摘要】:胎儿心电图(fetal electrocardiogram, FECG)能够提供有关胎儿健康的重要信息,因此,胎儿心电检测在胎儿监护临床应用上具有非常重要的意义。由于从母体腹部表面采集到的胎儿心电信号非常微弱,并受到母体心电信号(maternal electrocardiogram, MECG)、母体肌电干扰、工频干扰等各种噪声的干扰,因此如何提取出纯净的胎儿心电信号是个难点问题。快速独立分量分析方法(Fast Independent Component Analysis, FastICA)是近年来发展起来的一种快速、有效的盲信号分离方法,在胎儿心电提取中得到了广泛地应用。 为了推进实际应用,本文基于FPGA研究了一套胎儿心电盲源分离系统。该系统主要由两部分组成,分别为胎儿心电信号采集电路和FPGA盲源分离电路。信号采集部分主要由防颤与限流电路、前置放大电路、带通滤波电路、50Hz陷波器、主放大电路以及A/D转换电路组成,其功能是将微弱的心电信号经过放大滤波,并通过A/D转换为数字信号,以便后续处理。 在FPGA盲源分离电路中,选用Altera公司的Cyclone III系列FPGA,以Nios II软核作为处理器,以及利用现有的免费外设IP核,借助于Quartus II和SOPC Builder设计工具完成了心电分离系统的SOPC(Software on the programmable chip)硬件构建。并且,在Nios II IDE集成开发环境下,基于C语言实现了心电信号采集、存储、FastICA分离、UART传输等软件功能。 实验测试表明,该系统不但实现了盲源分离腹部信号,提取出纯净的胎儿心电信号,而且稳定性好、具有灵活的系统扩展能力,具有较高的应用价值。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH772

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