[发明专利]一种心电信号R波的自适应CA-CFAR定位方法

权利要求书

1.一种心电信号R波的自适应CA-CFAR定位方法，其特征在于，包括以下操作：

1)将待处理的ECG信号经过带通滤波滤除低频噪声和高频噪声，得到QRS波群信号凸显的信号e，然后将信号e经绝对值反转得到信号S_max，并用低通滤波器对信号S_max进行平滑得到信号m，再经滑动窗口滤波对信号m进行求和处理得到信号l(n)；

2)将信号l(n)经过平方律检波，得到输入信号y_n；

3)输入信号y_n中待测单元D的参考单元的平均功率Z为：

其中，x_i和y_i分别是待测单元D前后N个参考单元内第i个参考单元信号的功率，n为信号长度，Z为平均功率；

将平均功率Z与乘积因子T相乘得到CA-CFAR门限S；所述的乘积因子T根据来设置，其中，P_fa为恒虚警率，R_r是参考单元数；初始参考单元数与数据采样频率f_s的关系为R_r＝α×f_s，α为系数；

4)再对待测单元D和门限S进行归一化并取其对数：

S＝T×Z

其中，S为门限，T为乘积因子，Z为平均功率，y_D为平方律检波后的待测信号，max(y_D)是y_D的最大值，max(S)为S的最大值；

5)对D_test、S_test进行以下判决：

其中，H₁表示R波存在，H₀表示R波不存在；

6)对判决结果为H₁的信号进行以下不应期剔除，设每个心跳间隔应满足：

其中，为当前次检测到的R波位置，为下一次检测到的R波位置，f_s为数据采样频率；

若检测定位到的本次R波与上一个R波的距离不满足上式，则删除本次定位到的R波，若满足则保留；

7)对检测到的R波，根据RR间期计算出平均心率，再根据平均心率更新参考单元数，更新参考单元数后再进行步骤3)～6)的检测；

所述参考单元数R_r与心跳频率x_r关系式为：R_r＝-2.376x_r+499.911；

待参考单元数R_r更新完成后，完成心电信号中的R波定位。

2.如权利要求1所述的心电信号R波的自适应CA-CFAR定位方法，其特征在于，所述的带通滤波是采用频带为10～25Hz的80阶带通滤波器，其频率和待测信号数据采样频率同；并对ECG信号两端进行边缘延拓，延拓长度为滤波器阶数的长度，延拓值各取其边缘值的大小。

3.如权利要求1所述的心电信号R波的自适应CA-CFAR定位方法，其特征在于，所述的绝对值反转是把波峰都反转为正峰：

S_max＝|e_n|n＝1,2,3...

e_n是带通滤波后信号，S_max为信号做绝对值反转后的信号。

4.如权利要求1所述的心电信号R波的自适应CA-CFAR定位方法，其特征在于，所述的信号S_max是通过20阶5Hz的低通滤波器进行平滑得到信号m；

对信号m分别采用以下滑动窗口滤波对信号m进行处理得到信号l(n)；

其中，w是滑窗大小，l(n)为滑窗后所得信号。

5.如权利要求3所述的心电信号R波的自适应CA-CFAR定位方法，其特征在于，还在滑窗处理前先对信号m两端延拓避免边缘信号被遗弃；

所述的滑窗处理为两次处理，第一次滑窗大小w₁设为8，第二次滑窗w₂设为2。