МЕТОДЫ ФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ И ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛОВ 

Ельдос Алтайулы Алтай, доктор Ph.D., кандидат технических наук, старший преподователь кафедры робототехники и технических средств автоматики, Институт автоматики и информационных технологий, Казахский национальный исследовательский технический университет имени К. И. Сатпаева (Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22а), E-mail: aeldos@inbox.ru 

Актуальность и цели. На точность и помехоустойчивость системы обработки электрокардиосигналов влияет множество факторов. Но значительное влияние при регистрации электрокардиосигналов оказывают узкополосная низкочастотная и широкополосная электрическая помехи. Эти помехи приводят к искажению информационных участков сигнала и снижению точности обработки сигнала. Для компенсации помех и повышения точности и помехоустойчивости системы обработки электрокардиосигналов применяются методы фильтрации, где фильтры рассматриваются как элементы входа и выхода системы обработки кардиографической информации. Цель работы – анализ новых методов полиномиальной фильтрации зашумленных электрокардиосигналов, искаженных низкочастотной и высокочастотной аддитивными помехами, а также количественная оценка точности и помехоустойчивости системы обработки. Материалы и методы. Существующие методы фильтрации при влиянии электрической помехи, изменяющейся в широком диапазоне частоты электрокардиосигнала, не позволяют повысить помехоустойчивость и точность обработки. Получение новых методов фильтрации, более точных и устойчивых к помеховым воздействиям по сравнению с известными аналогами, позволит повысить результативность обработки электрокардиосигналов. Результаты. Представлены результаты реализации методов полиномиальной цифровой фильтрации низкочастотной и высокочастотной помех применительно к задаче обработки электрокардиосигналов при помощи аппроксимирующих полиномиальных моделей. Выполнено компьютерное моделирование, иллюстрирующее идентичность отфильтрованной и исходной форм электрокардиосигнала при использовании процедуры двунаправленной обработки предложенными фильтрами в сравнении с известными фильтрами. Приводятся количественные оценки, полученные при использовании тестовых электрокардиосигналов и помех для оценки результативности обработки на выходе системы фильтрации. Вывод. Полученные результаты показали, что методы фильтрации, основанные на аппроксимирующих полиномах Ньютона, уменьшают значения ошибки фильтрации (повышают точность) и увеличивают значения отношения сигнал/помеха (повышает помехоустойчивость) системы обработки электрокардиосигнала при сравнении с известными фильтрами. 

Ключевые слова

обработка электрокардиосигналов, фильтрация, помехи, полиномиальные цифровые фильтры, соотношения сигнал/помеха, двунаправленная фильтрация 

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Алтай Е. А. Методы фильтрации для оценки точности и помехоустойчивости системы обработки электрокардиосигналов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2024. № 1. С. 53–64. doi: 10.21685/2307-5538-2024-1-7