摘要
不断加重的人口老龄化带来的老年人健康问题已成为社会面临的一大难题。
同时，对老年人健康危害较大的心血管疾病也呈现出患者年轻化的趋势。因此，提
升国民的身体素质、解决社会医疗资源紧张的问题已迫在眉睫，而可穿戴健康监护
设备的应用正是解决这些问题的有力举措。
本文在对应用场景的分析基础之上，设计并实现了一套可穿戴多传感生理监
测系统。该系统通过对人体心电信号、温度信号、脉搏波信号及加速度信号的采集，
实现对体温、脉率、血氧饱和度及血压的实时测量。本文主要研究内容如下：
1）完成了系统整体结构设计，系统由四个相互关联的软硬件模块实现多生理
参数监测功能，其中：温度采集模块实现高精度的人体皮肤表面温度测量，脉搏波
采集模块实现脉搏波（PPG）测量及脉率、血氧饱和度分析，心电采集模块采集单
导联心电（ECG）信号。上述各硬件模块通过蓝牙实现上位机通信和数据传输，上
位机中则实现了基于ECG和PPG的动态血压监测软件模块。
2）基于上述结构设计完成了系统硬件模块的具体设计与实现工作，具体包括
传感器选型、电路原理设计、PCB制作和实物结构设计等。
3）针对系统各硬件模块设计相关的驱动程序、蓝牙相关服务文件和低功耗实
现方案；此外，温度采集模块部分完成了基于温度-阻值公式的温度值计算程序设
计；脉搏波采集模块部分完成了基于脉搏波主波间隔的脉率计算程序和基于经验
公式的血氧饱和度计算程序设计；上位机节点完成了蓝牙Dongle的数据转发程序
及上位机程序的设计。
4）设计系统动态血压监测软件模块，利用其他模块提供的实时ECG和PPG
信号，基于无袖带特征参数法，使用机器学习方法实现了动态血压监测。首先，获
取ECG、PPG及血压数据，并通过小波变化等方式对原始数据进行预处理，接着
选择并提取了43个特征参数，然后设计回归算法对比实验选择了随机森林回归方
法用于模型训练，并通过随机搜索和网格搜索相结合的方式对超参数进行了调优，
最终建立了用于动态血压预测的随机森林模型。
5）对系统所能实现的功能进行各项性能指标测试。测试结果表明，本系统对
各生理参数的测量精度均能达到预期的性能指标，且系统的蓝牙传输性能和系统
中各采集装置的功耗情况也能够满足预期指标。
关键词：可穿戴，多生理参数，动态血压测量
ABSTRACT
Thehealthproblemsoftheelderlybroughtaboutbytheever-increasingpopulation
aginghavebecomeamajorproblemfacingthesociety.Atthesametime,cardiovascular
diseases,whicharemoreharmfultothehealthoftheelderly,alsoshowatrendofyounger
patients.So,itisimperativetoimprovethephysicalqualityofthepeopleandsolvethe
problemoftheshortageofsocialmedicalresources,andtheapplicationofwearable
healthmonitoringequipmentisapowerfulmeasuretosolvetheseproblems.
Basedontheanalysisofapplicationscenarios,thisthesisdesignsandimplementsa
setofwearablemulti-sensorphysiologicalmonitoringsystem.Thesystemrealizethe
real-timemeasurementofbodytemperature,pulserate,oxygensaturationandblood
pressurethroughtheacquisitionofECGsignal,temperaturesignal