基于PPG信号和三轴加速度信号的 运动状态下心率检测和运动模式分析（合作企业：奋达科技）

项目成员：岳文桐、包祎煌

指导老师：刘泉影 教授

       本项目设计了一个基于光体积描记（PPG）信号和三轴加速度信号对运动个体进行心率监测和运动模式分析的程序。心率检测的核心算法包括两部分：自适应滤波消除运动伪差、时域转频域找到单位时间内的心率。

       在运动时，用手腕处记录到的PPG信号来监测心率是一项具有挑战性的任务，因为在这种情况下，PPG信号受到受试者手部运动造成的伪差的污染。本项目采用了一种自适应噪声对消技术，通过构建一个自适应滤波器，将输入的三轴加速度作为噪音的参考信号，来除掉PPG信号里的运动伪差。对于除掉运动伪差后的PPG信号，本项目采用了分时间窗口计算心率的方法。将每个时间窗口的心率由时域转变成频域，并得到一组预计的心率值。然后，选择最接近上一时间窗口的估计心率的值作为当前窗口的心率估计。心率估计结果与奋达智能公司提供的作为金标准的ECG心率信号进行比对，得到了令人满意的估算效果。

        在得到心率的基础上，本项目通过分别计算受试者的氧气消耗量和能量消耗量，进一步分析了受试者的运动是有氧模式还是无氧模式，为受试者的合理运动提供了参考。