文档介绍：.
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基于脑电波的
便携式睡眠质量监测系统
金旭扬
导师：华东理工大学信息念力头箍
睡眠质量监测系统的数据采集方式
NeuroSky的脑电波采集设备较为轻便，只有前额、左耳垂两个电极〔一导连〕。设备采用AAA电池供电，根据介绍续航能力有8小时〔假设再并联一颗电池可以更长〕，没有传统脑电采集中与脑电频段接近的50Hz工频交流干扰信号。设备采用无线蓝牙连接，更有利于睡眠时数据的传输；耳垂采用导电夹，容易固定；利用心电图电极片改装前额电极，也可以弥补原本接触不良的缺点。
为了完成单向传输数据的目的，使用的蓝牙模拟串口〔发送〕芯片能耗低、续航能力强、编程较为简易。，只需一次配对后就可自动连接，对于手机、电脑硬件的要求不高。
初步测试时，采集使用的是Microsoft Windows平台，使用Neurosky提供的API接口，在Visual C++上编写简单的程序即可完成数据的存盘。，远高于脑电信号的最高有效频率30Hz的两倍，符合采样定理。
图2-3 Windows 7下的采集、分析软件
利用Neurosky提供的Android API接口，在Android平台下的脑电波预览、采集工作也得以完成，程序可以在后台运行，并且将采样数据即使存盘，在实际使用过程中更为方便，也省去了用电脑建立连接、定义接口的繁杂步骤，适合移动平台。
图2-4 Android下的采集、预览软件
基于脑电信号的睡眠质量监测方法
脑电信号预处理方法
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脑电波在时域上属于非平稳随机信号，实验中采集的脑电波只有一导连，因此信号不稳定、噪波严重。需要经过初步的低通数字滤波预处理。为方便起见，频率衰减带上限取到高于脑电波分析中有效频率30Hz的50Hz。
数字滤波器包括有限冲激响应(FIR)滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器两大类。FIR滤波器可以得到严格的线性相位，相比IIR需要采用较高的阶数〔约是IIR的五至十倍〕，但软件实现方便。[10]
假设FIR滤波器的单位冲击响应h(n)为一个长度为N的序列，则滤波器的系统函数为：
(2-1)
上式的差分形式为：
(2-2)
由于理想滤波器在边界频率处不连续，故其时域信号hd(n)一定是无限时宽的，无法实现。因此，需要把具有理想线性相位特性的滤波器曲线用窗函数截取：
(2-3)
这种设计思想称为窗函数设计法。
其中，常用的汉明窗〔Hamming Window〕函数如下：
(2-4)
幅值函数为：
(2-5)[11]
使用Matlab的fir1工具设计300点的FIR低通滤波器，采用汉明窗，以512Hz作为采样频率，50Hz作为率减带，得到