автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Теория, методы и средства сбора и обработки неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов

□03067865

На правах рукописи

/

МИХЕЕВ АНАТОЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ТЕОРИЯ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА СБОРА И ОБРАБОТКИ НЕОДНОРОДНЫХ ПО ЧАСТОТНЫМ СВОЙСТВАМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

Специальности 05 11 16 - Информационно-измерительные и

управляющие системы (в технических системах)

05 11 17 - Приборы, системы и изделия медицинского назначения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Рязань 2006

003067865

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рязанский государственный радиотехнический университет»

Научные консультанты

доктор технических наук, профессор Нечаев Геннадий Иванович,

доктор физико-математических наук, профессор Вихров Сергей Павлович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Калакутский Лев Иванович

доктор технических наук, профессор Милов Лев Тихонович

доктор технических наук,

профессор Солдаткин Владимир Михайлович

Ведущая организация

Центральный аэрогидродинамический институт им профессора Н Е Жуковского, г Жуковский

Защита состоится « 6 » апреля 2007 г. в {2, часов на заседании диссертационного совета Д 212 211 04 в ГОУВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет» по адресу 390005, г Рязань, ул. Гагарина, 59/1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Рязанский государственный радиотехнический университет»

Автореферат разослан

« ^ 5*»

02

2007 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 211 04 канд техн наук, доцент

Борисов А Г

Общая характеристика работы

Актуальность темы. При контроле состояния сложных объектов, которые могут быть как техническими, так и биологическими, осуществляется измерение до нескольких сот различных параметров Для получения целостной картины о состоянии объекта контроля все измерения необходимо проводить одновременно, что достигается применением многоканальных измерительных систем, построенных обычно по принципу временного разделения каналов Примером таких систем могут служить измерительные системы и комплексы серии К7хх. Одна из последних модификаций - К772 позволяет измерять одновременно до 12288 параметров Измерительные сигналы могут существенно различаться между собой по частотным свойствам. Например, практическая ширина спектра сигналов тепловых процессов составляет доли герца, биомедицинских сигналов - десятки-сотни герц, вибрационных процессов - до тысяч герц В связи с этим при создании многоканальных измерительных систем необходимо решать вопросы согласования спектральных характеристик измерительных сигналов с пропускной способностью и полосой частот пропускания группового тракта измерительной системы.

Возможны различные подходы к решению этих вопросов, в основе которых лежит сокращение суммарного потока дискретных отсчетов измерительных сигналов, поступающих на вход группового тракта

Наиболее универсальным считается применение адаптивной дискретизации Теоретические и практические аспекты этого подхода рассмотрены в работах отечественных и зарубежных авторов- Антонюка Е М, Бакалова В П, Витгиха В А , Мановцева А П, Ольховского Ю Б, Прошина Е. М , СЬоисЬ-тап Б, ОтэБОП Ь Э , Епёшв К А , КоПтап К М. и других. Как следует из этих работ, практическая реализация адаптивной дискретизации связана с определенными аппаратными затратами Они обусловлены необходимостью введения в каждый измерительный канал дополнительного оборудования, например устройств анализа входного сигнала и сокращения избыточных отсчетов этого сигнала, устройств формирования служебной информации Это обстоятельство ограничивает возможности применения измерительных систем, построенных на основе адаптивной дискретизации, в случаях, когда в связи со спецификой объектов контроля на габариты и вес накладываются жесткие ограничения

Во многих случаях априорно известна информация о частотных свойствах контролируемых процессов, что делает целесообразным опрос каждого датчика или группы однотипных датчиков с индивидуальной частотой (периодом) опроса Это позволяет существенно сократить суммарный поток отсчетов на входе группового тракта многоканальной измерительной системы и, соответственно, снизить требования к широкополосности группового тракта и объему памяти устройств, осуществляющих обработку измерительных сигналов Однако при таком подходе необходимо решать вопросы совместной реализуемости разных периодов опроса Рассмотрению этих вопросов посвящены работы Витгиха В А , Золотухина Ю Н, Цодикова М Б, Цыбатова В А и ряда других авторов В данных работах на основе аппарата теории чисел описыва-

ются условия совместной реализуемости сигналов с неодинаковыми периодами опроса и алгоритмы их формирования Однако до настоящего времени отсутствует математический аппарат списаьил сигналов опроса с неодинаковыми периодами, позволяющий аналитически оценивать предельные возможности по формированию таких сигналов и возможности их совместной реализуемости

Для указанного выше класса объектов, к которому, в частности, относятся из технических объектов воздушные авиационные винты, турбины энергетических установок, то есть вращающиеся объекты, а из биологических - человек, в силу конструктивных особенностей и требований безопасности бывает необходимо гальванически разделять аппаратуру сбора и передачи измерительных сигналов и аппаратуру приема и обработки этих сигналов Это, в свою очередь, требует: согласования спектров сигналов в групповом тракте многоканальной системы с полосой частот пропускания данного тракта В ряде практических случаев такое согласование может быть достигнуто с помощью использования в качестве переносчика измерительной информации импульсных сигналов сложной формы (КССФ), обеспечивающих подавление заданного числа спектральных зон в спектре передаваемого сигнала Принципы формирования подобных сигналов предложены Нечаевым Г И , а их основные свойства описаны в работах Нечаева Г И, Подборонова Б П ИССФ являются новым видом переносчика информации, свойства их еще недостаточно изучены Практика применения таких сигналов выявила следующее обстоятельство При увеличении числа подавляемых спектральных зон уменьшаются в десятки раз амплитуды составляющих спектральной зоны ИССФ, используемой в дальнейшем для восстановления непрерывного измерительного сигнала в каждом канале многоканальной системы Это затрудняет применение фильтрационного метода для восстановления исходного непрерывного сигнала

Измерительные сигналы, характеризующие состояние упомянутых объектов контроля, являются, как правило, сигналами низкого уровня, поэтому при обработке этих сигналов требуется предпринимать меры по обеспечению необходимой помехоустойчивости их информативных параметров Это особенно актуально при сборе и обработке биомедицинских сигналов, в частности в кар-диосистемах Для электрокардиосигналов (ЭКС) характерно перекрытие спектров полезного сигнала и помехи При фильтрации помехи исчезает и часть полезных составляющих спектра измерительного сигнала, то есть происходит потеря информации ЭКС является одним из наиболее диагностически значимых биомедицинских сш налов Именно для электрокардиосигнала в настоящее время выявлены и описаны связи его амплитудно-временных параметров с различными состояниями сердечно-сосудистой и других функциональных систем организма Вопросам создания методов и средств обработки электрокардиосигналов посвящены работы Ахутина В М , Зайченко К В , Истоминой Т В , Ка-лантара В А, Калакутского Л И , Калиниченко А Н , Манило J1 А , Мурашова П В , Немирно А П, Селищева С В , Hutten Н , Kohlet В U, Tompkms W J. и других авторов Отмеченная особенность ЭКС требует дополнительного рассмотрения вопросов их предварительной обработки с целью создания новых методов и средств, обеспечивающих повышение помехоустойчивости по от-

ношению к низкочастотным аддитивным помехам, по частоте приближающимся к частоте сердечных сокращений, и достоверное выделение в режиме реального Бремени диагностически значимых информативных параметров

Изложенное выше свидетельствует о невозможности полного решения известными приемами комплекса вопросов, связанных с получением достоверной информации о состоянии объекта контроля Это порождает проблемную ситуацию, заключающуюся в отсутствии теоретических сведений, позволяющих аналитически описывать и решать эти вопросы при отмеченных ограничениях и особенностях, характерных для указанных выше объектов

Таким образом, актуальна научная проблема, состоящая в разработке теории и соответствующих методов и средстр сбора и обработки неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов обеспечивающих согласование спектральных характеристик этих сигналов с пропускной способностью и полосой частот пропускания группового тракта многоканальной системы и повышение помехоустойчивости выделения их информативных параметров В связи с этим актуальными являются научные исспедояания, предполагающие

• создание математического аппарата описания и анализа процесса сбора неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов и разработку на основе этого описания методов их сбора, обеспечивающих без дополнительных аппаратных и вычислительных затрат эффективное использование пропускной способности группового тракта системы, заключающееся в передаче сигналов от заданного числа датчиков при минимальной широкополосности устройств группового тракта,

• разработку методов согласования сгектров сигналов в групповом тракте многоканальной системы с полосой частот пропускания этого тракта при обеспечении требуемого уровня составляющих измерительных сигналов в заданных спектральных зонах сигнала-переносчика,

• разработку методов выделения информативных параметров измерительных сигналов, обеспечивающих повышение точности выделения этих параметров и, соответственно, надежности принятия заключения о состоянии объекта контроля за счет устойчивости к действию аддитивных помех (флук-т/лционные шумы, наводки, дрейфы нулевой линии), в том числе помех, спектр которых перекрывается со спектром полезного сигнала

Цель диссертационной работы и основные задачи Целью диссертации является повышение эффективности многоканальных измерительных систем, обеспечивающих сбор и обработку неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов, за счет согласования без дополнительных аппаратных и вычислительных затрат спектральных характеристик таких сигналов с пропускной способностью и полосой частот пропускания группового тракта многоканальной системы и повышения помехоустойчивости выделения информативных параметров этих сигналов

Достижение указанной цели предполагает решение следующих задач 1 Исследование вопросов согласования скорости выдачи информации датчиками с пропускной способностью группового тракта многоканальной измерительной системы при индивидуальной частоте опроса каждого датчика

2 Анализ процесса формирования сигналов опроса датчиков с разными частотами для выявления условий совместной реализуемости этих сигналов

3 Разработка метода формирования совместно реализуемых сигналов опроса датчиков при разной частоте повторения этих сигналов

4 Теоретическое исследование нового вида переносчика измерительных сигналов, импульсных сигналов сложной формы, для выявления возможности обеспечения заданного значения амплитуд полезных составляющих любой спектральной зоны

5 Исследование и разработка методов ослабления действия аддитивных низкочастотных помех на измерительные сигналы в кардиосистемах на основе применения ИССФ при частотах помех, достигающих частоты сердечных сокращений, и перекрытии их спектров со спектром полезного сигаала.

6 Разработка интегральных методов выявления информативных параметров измерительных сигналов в кардиосистемах, обеспечивающих ослабление влияния аддитивных высокочастотных помех

7 Внедрение в практику исследований сложных объектов, таких как новые виды техники или человек, разработанных методов и средств сбора и обработки неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов, позволяющих повысить информативность, помехоустойчивость, точность получаемых оценок контролируемых параметров.

Методы исследования. В работе применен комплексный подход, в основу которого положены взаимосвязанные теоретические и экспериментальные исследования Теоретические исследования выполнены с привлечением аппарата теории чисел, теории спектрального анализа, теории вероятностей, теории информации, теории линейных цепей, корреляционно-регрессионного анализа, классических разделов математического анализа, теории ортогональных сигналов Для подтверждения правильности теоретических выводов проводились экспериментальные исследования с использованием пакетов программ схемотехнического и имитационного моделирования, а также путем натурного макетирования и испытания разработанных на основе предложенных методов средств сбора и обработки измерительных сигналов

Научная новизна. Научная новизна работы заключается в получении новых теоретических положений и разработке на их основе новых методов и средств в области сбора и обработки неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов

1 Обосновано с позиций теории информации, что опрос каждого датчика с индивидуальным периодом опроса позволяет снизить требования к широко-полосности группового тракта многоканальной измерительной системы за счет уменьшения суммарного потока дискретных отсчетов измерительных сигналов на входе этого тракта

Разработан математический аппарат описания и анализа процесса опроса датчиков с индивидуальными периодами опроса совокупностью подмножеств чисел, позволивший оценить предельное число неодинаковых периодов сигналов опроса при различных способах их формирования Доказана теорема о запрещенных классах вычетов, образуемых сигналами с меньшим периодом оп-

роса для сигналов с ббльшим периодом опроса, на основании которой установлены условия совместной реализуемости таких сигналов

2 Предложен метод организации опроса датчиков, основанный на группировании подмножеств, описывающих сигналы опроса этих датчиков, обеспечивающий эффективное использование пропускной способности группового тракта многоканальной измерительной системы, заключающееся в передаче сигналов от заданного числа датчиков при минимальной широкополосное™ группового тракта

3. Получено математическое описание взаимосвязи амплитуд составляющих спектральных зон ИССФ с амплитудами составляющих соответствующих спектральных зон исходного сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) и на основе этого выявлено новое свойство импульсных сигналов сложной формы, заключающееся в подавлении симметричных спектральных зон в каждом лепестке спектра, установлены номера этих спектральных зон

4. Выявлено новое свойство импульсных сигналов сложной формы, заключающееся в существовании совокупностей сочетаний временных сдвигов дополнительных отсчетов измерительного сигнала, участвующих в формировании ИССФ, относительного исходного отсчета, при которых амплитуды составляющих соответствующих спектральных зон таких сигналов можно довести до требуемых значений

5. Предложен на основе применения выявленного нового свойства метод формирования импульсных сигналов сложной формы с амплитудно-временными параметрами, обеспечивающими при восстановлении фильтрационным способом заданное значение амплитуды восстановленного сигнала Получены оценки зависимости погрешности восстановления измерительного сигнала, переносимого ИССФ, от неточного задания амплитудно-временных параметров данного ИССФ

6. Предложены новые подходы к процессу обработки измерительных сигналов в кардиосистемах, заключающиеся в следующем:

• впервые предложены методы формирования опорной точки в каждом кардиоцикле на участке ТР-сегмента, устойчивые к вариабельности формы элементов электрокардиосигнала и действию на него аддитивных низкочастотных (дрейф изолинии) и флуктуационных помех, позволяющие снизить на порядок вероятность неправильного выделения опорной точки,

• впервые предложен метод устранения влияния на электрокардиосигнал аддитивной низкочастотной помехи (дрейфа изолинии), основанный на преобразовании отсчета электрокардиосигнала (ЭКС), выделенного на ТР-сегменте, в ИССФ с несколькими, начиная с первой, подавленными спектральными зонами и выделении сигнала дрейфа изолинии с помощью фильтра нижних частот из нулевой спектральной зоны ИССФ, что позволяет устранять аддитивную низкочастотную помеху с частотой, достигающей частоты сердечных сокращений и даже превосходящей ее, без потери полезных составляющих ЭКС,

• предложены методы выделения элементов ЭКС, в частности БТ-сегмента, в режиме реального времени и представления их информативных параметров спектральными коэффициентами разложения в базисах полиномов

Лежандра и функций Уолша, что обеспечивает повышение помехоустойчивости информативных параметров по отношению к флуктуационным шумам в 1 8-4 раза по сравнению с известными «точечными» оценками

Новизна предложенных в диссертации методов и средств сбора неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов, обеспечивающих эффективное использование пропускной способности группового тракта многоканальной измерительной системы за счет согласования без дополнительных anraj а>ньх и вычислительных затрат спектральных характеристик таких сигналов с пропускной способностью и полосой частот пропускания группового тракта, и помехоустойчивых методов и средств выделения информативных параметров этих сигналов подтверждена авторскими свидетельствами и патентами, в которых объектами изобретений являются соответствующие способы и технические решения

Достоверность полученных результатов. Достоверность полученных результатов подтверждена лабораторными и стендовыми испытаниями и длительной эксплуатацией измерительных систем при проведении ресурсных испытаний вращающихся объектов авиационной техники, использованием предложенных методов сбора и обработки измерительных сигналов в опытных и серийных приборах медицинского назначения

Практическая значимость работы. В работе обобщены результаты многолетних исследований и разработок, проводимых непосредственно автором и под его научным руководством на кафедрах «Автоматизированные системы управления» и «Биомедицинская и полупроводниковая электроника» Рязанского государственного радиотехнического университета

Результаты теоретических исследований, предложенные методы сбора измерительных сигналов и выявления их информативных параметров использованы при разработках многоканальных измерительных систем для проведения прочностных и ресурсных исследований при испытаниях новых видов авиационной техники и создании аппаратов медицинского назначения Эти разработки выполнялись в соответствии с постановлениями и решениями директивных органов страны и региональных органов управления

- решение Государственного комитета по науке и технике, Госплана, Академии на>к СССР от 12 декабря 1980 г №474/250/132 о целевой комплексной научно-технической программе по проблеме ОЦ 027, тема А2 03 "Разработать и ввести в эксплуатацию автоматизированную систему прогнозирования ресурса транспортных средств и сооружений",

- решение ВПК от 20 февраля 1976 г №34 и Приказ Минвуза РСФСР от 16 марта 1977 г №31 о целевой комплексной научно-технической программе по проблеме "Обеспечение усталостной прочности и ресурса авиационных конструкций", шифр "Латинк РВО", тема" Исследование и разработка средств сбора, преобразования и передачи информации с несущих и тянущих винтов и вентиляторов систем конвективно! о нагрева".

- план работ межотраслевого научно-технического комплекса (МНТК) "Надежность машин" на 1990-1992 гг, тема "Разработка и изготовление бес-контгкшых телеметрических устройств сбора и обработки данных при экспе-

риментальных исследованиях вращающихся деталей и узлов энергетических установок",

- межвузовская научно-те шическая программа "Конверсия и высокие технологии", 1993-1996 гг, тема "Новые методы и средства сбора и передачи информации с вращающихся и перемещающихся в пространстве узлов и механизмов",

- межвузовская научно-техническая программа "Конверсия и высокие технологии 1997 - 2000 гг тема "Опытный образец СИБПИ",

- единый заказ-наряд Минобразования РФ на проведение в 2000-2004 гг фундаментальных исследований по теме «Разработка методов выооючнформа-тивного сбора и обработки информации на основе новых физических эффектов и сложных сигналов»,

- Постановление губернатора Рязанской области от 24 03 2004 г №178-КГ о проведение конкурса на соискание грантов Рязанской области (раздел «Медицинская техника»)

Предложенные автором методы сбора и обработки неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов обеспечили создание патенто-охранных и конкурентоспособных многоканальных измерительных систем для проведения прочностных и ресурсных исследований и испытании вращающихся объектов авиационной техники (а с 942104, 2024950, патенты Индии 150234, 151366, 152024, 152202, 152424, 152785, 153707) и нового направления в обработке биомедицинских сигналов в кардиосистемах (патенты РФ 2195164, 2219828, 2242164, 2251968, 2261653)

Полученные результаты могут быть использованы также при разработке устройств, обеспечивающих формирование разнообразных набороь не перекрывающихся во времени сигналов управления с разными периодами повторения (например, для управления программами испытании вновь создаваемых или выпускающихся изделий на испытательных стендач, длч формирования различных конфигураций бегущего импульсного электрического или магнитного поля в физиотерапевтических аппаратах и т п ), при создании автоматических систем обработки биомедицинских сигналов для надежного выделения и точного измерения их амплитудно-временных параметров

Реализация результатов. Технические решения, реализующие предложенные методы сбора измерительных сигналов, представленных в виде ИССФ, реложены в основу создания многоканальных измерительных систем МКТС-24, С'ТК'-16 СИБПИ-32, которые применялись рядом организаций, занимающихся созда* п.м и испытаниями новой техники Центральным аэрогидродинамическим институтом ил' Н Е Жуковского (ЦАГИ), Московским вертолетным заводом им М Л Миля (МВЗ), Летно-испытательной базой МВЗ, Институтом машиноведения им А А Благонравова АН СССР (ИМАШ) Данные решения выполнены на уровне изобретений (а с СССР 514252, 554552, 576512, 798480, 898260, 943801, 2023308 и др )

Предложенные методы и реализующие их технические решения вьиеле-ния информативных параметров электрокардиосигнапа и формирования не перекрывающихся во времени сигналов с разными периодами повторения, вы-

полненные на уровне изобретений ( патенты РФ 2195164, 2219828, 2237432, 2281128 а с СССР 942104), использованы при создании экспериментальных («АЛМАГ-БОС») и серийных («ПОЛИМАГ-01») магнитотерапевтических аппаратов, производящихся ОАО «Елатомский приборный завод» (г Елатьма, Рязанская область)

Многоканальная измерительная система МКТС-24 демонстрировалась на международной выставке в Болгарии (Пловдив, 1985г) и была отмечена дипломом Бесконтактная система сбора информации СИБПИ-32 отмечена среди лучших разработок межвузовской научно-технической программы "Конверсия и высокие технологии", и включена в рекламные материалы

- Каталог научно-технических достижений Радиоэлектронная промышленность Электротехническая промышленность Приборостроение. Вып 1, М , 1994 С 18,

- Catalog of scientific and technological advances Higher school of Russia Issue 1, Moscow, 1994 P 20

Материалы диссертации использованы в учебном процессе Рязанского государственного радиотехнического университета при подготовке инженерных кадров в системе высшего профессионального образования по специальности 230201 «Информационные системы и технологии», по направлению 200400 «Биомедицинская техника» специальности 200401 «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» и 200402 «Инженерное дело в медико-биологической практике»

Использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами, приведенными в приложениях

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано всего 94 научные работы, из которых 57 — в изданиях из списка ВАК, в том числе одна монография, 34 авторских свидетельства и патента, из которых 7 зарубежных патентов

Апробация результатов работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных и всероссийских научно-технических конференциях

Международные конференции: Технологии и системы сбора, обработки и представления информации (г Рязань, 1993 г), Перспективные технологии в средствах передачи информации (г Владимир, 1997, 1999 гг), Измерение Контроль Информатизация (г Барнаул, 2002 г), Электроника в медицине Мониторинг, диагностика, терапия (г Санкт-Петербург, 2002, 2004, 2006 гг), Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций (г Рязань, 2002, 2004 гг), European Medical and Biological Conference EMBEC'05 (г Прага, Чехия, 2005 г), European Symposium on Biomedical Engineering ESBME 2006 (г Патры, Греция, 2006 г)

Всесоюзные и всероссийские конференции: Достижения и перспективы развития технической кибернетики (г. Киев, 1975 г.), Надежность систем и средств управления (г Ленинград, 1975 г), Автоматизация экспериментальных исследований (г Куйбышев, 1978 г), Методы и средства тензометрии и их применение в народном хозяйстве (г Кишинев, г Свердловск, 1979, 1983,

1986, 1989 гг), Информационно-измерительные системы и точность в машиностроении (г Москва, 1982 г), Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования (г Тамбов, 1991 г), Методы и средства измерения физических величин (г Нижний Новгород, 1998 г), Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании (г Рязань, 2003 г), Биотехнические системы в XXI взке (г Санкт-Петербург, 2004 г ), Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы (г. Рязань, 2005 г)

Личный вклад автора. Соискателем лично предложены, сформулированы и разработаны основные идеи защищаемых в диссертации положении по организации сбора неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов, выявлению ноьых свойств ИССФ и использованию их при обработке биомедицинских сигналов, формированию помехоустойчивых информативных параметров биомедицинских сигналов Им лично написаны относящиеся к теме диссертации разделы монографии и соответствующие разделы отчетов по НИР

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений Общий объем работы составляет 354 страницы, включающие 310 страниц основного текста, 104 рисунка и 8 таблиц, 23 страницы списка литературы из 231 наименования и 45 страниц приложений

На защиту выносятся:

1 Теоретическое описание процесса опроса датчиков с индивидуальными периодами опроса совокупностью подмножеств чисел, оценка предельного числа неодинаковых периодов сигналов опроса при различных способах формирования этих сигналов теорема о запрещенных временных позициях, образуемых в кадре опроса всех датчиков сигналами опроса с одним периодом для сигналов опроса с другим гч,чк>пом

2. Метод организации опроса датчиков, обеспечивающий эффективное использование пропускной способности группового тракта многоканальной измерительной системы, заключающееся в передаче сигналов заданного числа датчиков при минимальной его широкополосности

3 Математическое описание взаимосвязи амччитуд составляющих спектральных зон ИССФ с амплитудами составляющих соответствующих спектральных зон исходного сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией и новое свойство импульсных сигналов сложной формы, выявленное на основе этого описания и заключающееся в подавлении симметричных спектральных зон в каждом лепестке спектра ИССФ

4 Новое свойстро импульсных сигналов сложной формы, выявленное на основе теоретического анализа взаимосвязи их амппитуцно-воемен^ыч параметров и спектральных характеристик, заключающееся в возможности получения амплитуд составляющих соответствующих спектральных зон ИССФ любого заданного уровня, метод формирования подобных сигналов и оценка зависимости погрешности восстановления измерительного сигнала, переиосимо-

го ИССФ, от неточности задания значений амплитудно-временных параметров данного сигнала

5 Методы предварительной обработки электрокардиосигнала в, частности, методы формирования опорной точки в каждом кардиоцикле на участке ТР-сегмеита электрокардиосигнала, устойчивые к вариабельности формы элементов злектрокардиосигнала и к действию на него аддитивных низкочастотных (дрейф изолинии) и флуктуационных помех, обеспечивающие вероятность ее пропуска порядка 103, и р..стсд устранения влияния на электрокардиосигнал аддитивной низкочастотной помехи (дрейфа изолинии), основанный на преобразовании отсчета ЭКС, выделенного на ТР-сегменте в ИССФ с несколькими, начинал с первой, подавленными спектральными зонами, и выделении сигнала дрейфа изолинии с помощью фильтра нижних частот из нулевой спектральной зоны ИССФ, что позволяет усграшпь аддитивную низкочастотную помеху с частотой, достигающей частоты сердечных сокращений и даже превосходящей ее, без потери полезных составляющих ЭКС

6 Методы выделения элементов электрокардиосигнала, в частности БТ сегмента, и представления их информативных параметров спектральными коэффициентами разложения в базисах полиномов Лежандра и функций Уол-ша, что обеспечивает повышение помехоустойчивости оценок информативных параметров по отношению к флуктуационным шумам в 1 8-4 раза по сравнению с известными точечными оценками

7 Основные принципы построения и технические решения, используемые при проектировании и разработке многоканальных измерительных систем, применяемых при исследованиях сложных объектов, таких как новые виды техники или человек, позволяющие повысить информативность, помехоустойчивость, точность получаемых оценок контролируемых параметров, защищенные авторскими свидетельствами и патентами, включая зарубежные патенты

Содержание работы

Во введении дана краткая характеристика вопросов, возникающих при сборе и обработке неоднородны* по частотным свойствам измерительных сигналов, и показана невозможность решения этих вопросов в полной мере известными методами На основании этого обоснована актуальность исследовании в этой области, определены цели и задачи работы Отмечены новые научные результаты, полученные лично автором, и их практическая значимость Приведены сведения об апробации и реализации результатов работы Сформулированы положения, выносимые на защиту

В главе I («Теоретические основы сбора неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов)4) с позиций теории информации обоснована целесообразность применения индивидуальных частот опроса датчиков при сборе неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов Это позволяет снизить требования к широкополосности группового тракта многоканальной измерительной системы за счет уменьшения суммарного потока дискретных отсчетов измерительных сигналов Уи на входе этого тракта

си)

у=1

где Fф — частота дискретизации сигналау-го датчика,

— число датчиков, опрашиваемых с частотой Рд,, р — число разных частот опроса

Разработан на основе аппарата теории чисел аппарат описания и анализа процесса опроса датчиков с индивидуальными периодами опроса совокупностью подмножеств чисел

Каждый сигнал опроса с индивидуальном периодом 7]=1//гд/ может быть представлен подмножеством чисел вида

MJ=mJ 1+©уху, (12)

где 0У=7]Уи - относительный период опроса,

\ е {0,1,2, ,®J -1) -возможные значения начального члена подмножества,

х} = _ ^ ~ переменная, последовательно принимающая ряд значений

0,1, 2, , (0/0, - 1) с шагом, равным единице

Числа (1 2) сравнимы между собой по модулю ©J и образуют класс рыче-тов с номером т,\

Введено понятие относительной длительности кадра опроса всех датчиков многоканальной системы €)~Ткгд]т* Уи, где Ткгдрг~[1\, Т2, Тп ,'Г, ] - наименьшее общее кратное всех периодов опроса Значение 0 является наименьшим общим кратным значений всех относительных периодов опроса 0,

©=[©,, 02, , 0/, ,0,1 Оценено на основании канонического разложения 0 на простые делители

® = Ъ$1Ъ1г ЬС/ Ьсч\ (13)

где Ь] - попарно простые различные числа, с\,сг, .,ср , сч - натуральные числа, ¿7 - число разных простых чисел,

максимально достижимое количество индивид>альных неодинаковых периодов опроса, которое могут обеспечить устройства формирования сигналов опроса,

М/=П(о+1)-1 (14)

Рассмотрены вопросы совгьс'гой реализуемости сигналов с неодинаковыми периодами опроса

Сигналы с разными периодами опроса Г} и /'/., ] * к е {1,^:, ,Ш\, совместно реализуются, если соответствующие им подмножества чисел вида (1 2) не пересекаются

Ц (1 5)

Для выяснения вопроса о совместной реализуемости различных периодов опроса проведено сравнение чисел подмножества Мр принадлежащих по модулю О, классу т^, по другому модулю - ©к>0^ в результате которого доказана

следующая теорема

Теорема. Числа подмножества Мр принадлежащие по модулю 0) классу т] ], образуют по другому модулю 0* классы

®к

-1

Номера классов (1 6) составляют подмножество чисел

К]к=т}\+Л]кх)к>

где 4а=(©р ©*) - наибольший общий делитель чисел ©у и ©*, х,к - 0[1]1

Ы

0/,

(16)

(17)

(18)

На основании теоремы конкретизировано условие (1 5) совместной реализуемости сул налов с разными периодами опроса Т1 и 7*

Кк*тл+с1]кх]к, (1.9)

где Як =пщ е{ 0,1,2, ,©¿-1}

Классь! (1 7) названы запрещенными для подмножеств М* Полученс условие реализуемости периода опроса Тк совместно с периодами Г|, ,тр , Г,

©¿-2Л>0, (НО)

где

2к= -]=1 3Фк

=Ёк.

На основаьии (1 10) показано, что из максимально достижимого числа неодинаковых периодов Л'с/, определяемого выражением (1 4), следует исключить сигналы с периодами, образованными на основе только одного из сомно-с

житепсй Ьчисла 0 [см выражение (1 3)] Для предельного случая, когда

формируется по одному сигналу опроса с периодом Т\, Т2, ,7}, . , получено выражение, определяющее максимально возможное число разных периодов опроса вклю т и период 7}, попарно реализуемых совместно с периодом Тр

= П(с* +1)

¿=1 кф]

П(с.+1)-1

(1 п)

Предложен метод организации структуры кадра опроса датчиков, обеспе-

чивающий эффективное согласование скорости выдачи информации датчиками с пропускной способностью группового тракта системы, заключающееся в снижении требований к широкополосности устройств этого тракта.

Метод состоит в группировании подмножеств вида (1 2) и основан на приведенной выше теореме и свойстве сравнений не изменяться при добавлении или отбрасывании членов, делящихся на модуль Предложено выбрать начальные члены подмножеств М^,, /е(2,3, - число подмножеств М, из множества значений (1 7), определяемых теоремой

тл1К.')=тл1^7.1)+<,ЛМУЛА ' <! 12>

(

ГДе УЛА =°Н

mJ0\^Jй\) - начальный член подмножества ¡, наименьший из множества допустимых значений {0,1.2, ,(©Уо -1))

Показано, что запрещенные для подмножеств МJ¡,JQ<Jte{\,2, ,р}, классы образуются в данном случае числами только одного подмножества

Совокупность подмножеств М} , объединенных в соответствии с условием (1 12), названа группой первой ступени .

Выбором начальных членов подмножеств М ]а ], входящих в разные группы первой ступени С?^ ,, из условия, аналогичного (1 12),

тл№лн <)= тл№лм 1)+ алялУльл' ^ 13)

где <1}Мг = {dJoJl ) - наибольший общий делитель чисел и 0^,

У]аЗОг

= о[1]

г . \

образуется группа второй ступени О/ . в которой запрещенные для подмножеств Му2 классы образуют только подмножества М^, входящие в первую группу 1 .

Объединение подмножеств М^ в группы все более высоких ступеней позволяет сформировать группу 1-й ступени ^, J0 * ./2 * * У/ * е 0>2, .р}> как совокупность групп () - 1)-й ступени, если начальные члены подмножеств М} 1, входящих в каждую из групп (г-1 )-й ступени } , выбраны в соответствии с условием

где<,лл Л-,'®/,)'

Ум

Оценены число (и^ ) запрещенных для подмножеств Л/^ классов, образуемых подмножествами МЛ, объединенными в группы соответствующих ступеней

Оценено суммарное число запрещенных для подмножеств М^

классов, образуемых п/], п^, , и^ подмножествами М^, А/72, , М, где у, е {1,2, , /?}, - число разных периодов сигналов опроса, объединенными в соответствующие I руппы <3,

Ч^-ЪМ <1Л5>

],=)0

и реализуемое при этом число подмножеств МJ

= <1Лб>

Предложенный метод организации структуры кадра многоканальной измерительной системы основан на учете соотношений модулей ©л разных

классов вычетов, описывающих сигналы с соответствующими периодами опроса Преимущества этого метода по сравнению с методами организации структуры кадра, не учитывающими эти соотношения, выражаются из (1 15), (1 16) через дополнительно реализуемое число измерительных каналов с заданным периодом опроса Т]к

, \ ^ ©/! ^ ( \ пидоМ= I «лт^-- 1*ЛЛК) <11?)

), =Л Мк У,=Л>

Общее число дополнительных подмножеств, а соответственно и дополнительных измерительных каналов в многоканальной измерительной системе, которые могут быть получены при реализации р разных подмножеств (периодов опроса), определяется выражением

Щап{0)= Т,»]кдоМ (1 18)

Л =2

Дополнительные измерительные каналы реализуются без увеличения пропускной способности группового тракта многоканальной системы, что эквивалентно уменьшению требуемой широкополосности группового тракта при передаче измерительных сигналов от заданного числа датчиков

Проиллюстрируем преимущества предложенной организации структуры кадра следующим примером

Пусть необходимо реализовать совместно сигналы опроса Т\ и Тг, причем «1=2 Эти сигналы можно описать подмножествами чисел вида (1 2)

= ГП\ 1 + ©1*1 И М-1 = Г»2\ + ©2*2

Заданы относительные периоды ©, = 6, ©2=8 Наибольший общий делитель относительных периодов ¿/12 = 2 Относительная длительность кадра ©=[©!, ©2]=24 (рисунок 1,а) Тогда в соответствии с (12) Отц е {0,1, 5},

т21 е {0,1, 7}, дг,=0, 1,2, 3 и *2=0,1,2

Рисунок 1 — Преимущества группирования подмножеств при организации опроса датчиков с индивидуальными периодами опроса

При отсутствии группирования два подмножества М\ (рисунок 1,6) запрещают все доступные для т2\ позиции (отмечены крестами на рисунке 1,а) При группировании подмножеств М\ в соответствии с условием (1 14) второе подмножество М\ (рисунок 1,г) запрещает те же позиции (отмечены крестами на рисунке 1,в), что и первое подмножество М\ На освободившихся позициях, число которых определяется из выражений (1 15)-(1 18), с номерами 1, 3, 5, 7 (рисунок 1,в) могут быть размещены начальные члены четырех дополнительных подмножеств М2, которые реализуются (рисунок 1,д)

Таким образом, только за счет рациональной организации структуры кадра, при которой сигналы опроса размещены на соответствующих позициях в кадре с учетом соотношения их периодов, обеспечивается возможность передачи информации от заданного числа датчиков при неизменной пропускной способности группового тракта многоканальной измерительной системы

Во главе 2 («Амплитудно-временные и спектральные характеристики импульсных сигналов сложной формы») рассмотрены вопросы представления дискретных отсчетов измерительных сигналов в виде импульсных сигналов сложной формы (ИССФ) Рассмотрен круг задач, возникающих при сборе и обработке измерительных сигналов, которые принципиально не могут быть решены без такого преобразования К этим задачам относятся согласование спектров измерительных сигналов с полосой частот пропускания группового тракта многоканальной системы, устранение влияния интермодуляцчонных искажений, выделение сигнала низкочастотной аддитивной помехи из смеси сигнала и помехи и устранение этой помехи в случаях, когда спектры сигнала и по-

мехи перекрываются

ИССФ образуется из исходных дискретных отсчетов измерительного сигнала с периодом повторения Т и длительностью т, взятых с масштабным коэффициентом Л"о=1, то есть из сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ-сигнала), и п пар дополнительных отсчетов также длительностью тис периодом повторения Т, причем в каждой г-й паре один отсчет смещен влево ({/¿,) относительно исходного отсчета на интервал времени г„ а второй - вправо (Ш?,) на т, Отсчеты г-й пары умножаются на масштабные коэффициенты К, (рисунок 2)

ШгКг

иь2К2

Ж2К2

Рисунок 2 - Образование ИССФ Масштабные коэффициенты определяются из решения системы уравне-

нии

1 + 2^]К, соэ2кж— = 0, кеО М , Т и

(2 1)

<=1

где М - возможное для данного сочетания Тит число спектральных зон, которые могут быть подавлены в спектре ИССФ

При таком формировании ИССФ можно обеспечить подавление в его спектре любых п спектральных составляющих (спектральных зон) Это свойство и лежит в основе решения перечисленных выше задач Новые свойства ИССФ

ИССФ являются новым видом переносчика измерительных сигналов в многоканальных системах, свойства которого изучены еще не в полной мере, поэтому вторая глава посвящена исследованиям, направленным на выявление новых свойств ИССФ, позволяющих более эффективно использовать эти сигналы в измерительных системах

Получено математическое описание взаимосвязи значений амплитуд спектральных составляющих к-й спектральной зоны ИССФ с амплитудами А^ соответствующих спектральных составляющих исходного АИМ-сигнала

(я Л

= ¿к 1 + , (2 2) V /=1

где Ак ■■

2т11пх 22, ятккх/Т , , „ : при £=1,2,

клх/Т

И Л0=—р- прик=0,

т - коэффициент модуляции,

С/о — амплитуда смодулированных отсчетов

Подавление симметричных спектральных зон

На основании исследования этой взаимосвязи выявлено новое свойство ИССФ, заключающееся в том, что если временной сдвиг т, импульсов дополнительных отсчетов относительно исходного отсчета кратен длительности импульсов г, то при подавлении в первом лепестке спектра ИССФ к-й гармонической составляющей в этом и в каждом последующем лепестках спектра периодического ИССФ будут подавлены составляющие, расположенные симметрично относительно частот т/х, т= 1,2, Номера этих составляющих определяются выражением

И=т-+к (23)

г

Таким образом, в случае подавления первых п спектральных составляющих в спектре ИССФ происходит также подавление п составляющих, лежащих слева от частот т/х, тя= 1,2, , и п составляющих, лежащих справа от этих частот, то есть число спектральных зон, подавленных в каждом спектральном лепестке, определится как

ц=2п (2 4)

Рассмотрены предельные случаи формирования ИССФ, при которых длительность ИССФ равна периоду дискретизации Т или меньше его на длительность одного элементарного импульса т Оценено для этих случаев число отличных от нуля спектральных зон при подавленной нулевой спектральной зоне и оставленной нулевой спектральной зоне

Разрывность функций, характеризующих зависимость суммы масштабных коэффициентов от значении временных сдвигов дополнительных отсчетов, формирующих ИССФ Практика применения ИССФ в многоканальных измерительных системах показала, что при формировании ИССФ в пределах интервала времени /Уи [Уи из (1 1)], отведенного на передачу отсчетов одного канала, сомножитель при Ак в (2 2) существенно меньше единицы Из-за этого при восстановлении фильтрационным способом сигнала из любой спектральной зоны его амплитуда дополнительно уменьшается, что ухудшает отношение сигнал-шум для восстановленного измерительного сигнала Кроме этого, с уменьшением значения упомянутого сомножителя ужесточаются требования к точности задания масштабных коэффициентов К,

Из рассмотрения (2 2) следует, что при восстановлении сигнала сообщения фильтрационным способом на основе использования к-й спектральной зоны можно получить амплитуду восстановленного сигнала, сравнимую с амплитудой исходного сигнала, обеспечив выполнение >словия

\ + 2"£/К,со$2як^>1к, (2 5)

1=1 Т

где Ьк -

Т ккх/Т

коэффициент ослабления составляющих к спектраль-

2т зткпх/Т

ной зоны при фильтрационном способе демодуляции АИМ-сигнала

Полагая в (2 5) к= О, получаем условие обеспечения требуемой амплитуды сигнала, восстановленного по составляющим нулевой спектральной зоны,

1 + 2 (2 6) Ы

где £=77т

Суммы в левых частях выражений (2 5), (2 6) являются функциями от г, соответственно для к-й и нулевой спектральных зон

/зк(х,) = \ + 2'^К1^2пк^, (2 7)

(=1 1

= 1 + (2 8) <=1

Исследованы зависимости значений функций ./^(г,) и /¡(х,) от временных сдвигов т, Выявлено новое свойство ИССФ, заключающееся в существовании для любой спектральной зоны таких сочетаний временных сдвигов дополнительных отсчетов измерительного сигнала относительного исходного отсчета, при которых указанные функции имеют разрывы Этот факт при оставленной первой спектральной зоне и подавленных нулевой и второй спектральных зонах иллюстрируется рисунком 3,а, а при оставленной нулевой спектральной зоной и подавленных первой и второй - рисунком 3,6

Сочетания сдвигов т„ при которых функции ./^(тО илиЛ(т,) имеют разрывы, названы критическими Из рассмотрения рисунков 3,а и 3,6 следует, что если приближаться к критическим сдвигам, амплитуды составляющих соответствующей спектральной зоны можно довести до любого требуемого значения

4 Л

ОПТ

Л(Т1'Т2> 600

т,=0 16Г

.т,=0 137" N

J

- V

12

0 3 0 35 0.4 0 45 05 Т

I б

Рисунок 3 — Изменение функций./^(тьтг) и ^(гьгг) при различных сочетаниях временных сдвигов Т( и т2

На основе выявленного свойства предложен метод формирования ИССФ, обеспечивающий при восстановлении измерительного сигнала фильтрационным способом получение амплитуды восстановленного сигнала, сравнимой с амплитудой исходного сигнала без дополнительного усиления

Для ИССФ с подавленными одной, двумя или тремя спектральными зонами получены аналитические выражения, позволяющие определить значения сдвигов Т], т2, т3 дополнительных отсчетов измерительного сигнала, близкие к критическим и обеспечивающие выполнение условий (2 5) или (2 6)

При произвольном количестве и номерах подавленных спектральных зон задача формирования ИССФ, удовлетворяющих условиям (2 5) или (2 6), сведена к задаче отыскания на многомерной поверхности (2 7) или/з(г,) (2 8) точки, удовлетворяющей этим условиям

Предложена процедура поиска такой точки, однозначно определяющей амплитудно-временные параметров ИССФ с заданным спектральным составом, основанная на методе покоординатного подъема (спуска) Ввиду однотипности действий по определению требуемых значений сдвигов (т|, т2, , т„ ,т„) для функций и /5(т,) в дальнейшем используются обозначения

тъ ,т„ ,тп) и Ь

Определены минимальные тшш, и максимальные тмакс / значения сдвигов дополнительных отсчетов измерительных сигналов Исходной точкой для начала поиска выбрана точка, соответствующая минимальным сдвигам г«,,,,, каждых из и пар дополнительных отсчетов, участвующих в формировании ИССФ, Я{тми„ 1, тМйя 2. Л мин „ ,Гми„ п) [точка (0) на рисунках 4,а,б] Процесс определения амплитудно-временных параметров ИССФ с заданным спектральным составом представлен как итеративный процесс, включающий два этапа

На первом этапе от исходной точки /¡.(т«,,,, ь Тмим ъ > Тмин ¡< »тмиГ1 п) обеспечивается выход в район поверхности^(гь г2, ,т„ ,г„), близкий к точке Ь Определены критерии выхода в район искомой точки Ь 1) превышение очередным значением функции /$(т,) значения £ [точка //5(т,) на рисунке 4,а] или смена знака функции^(г,) с положительного на отрицательный [точка/?8(Т|) на рисунке 4,а],

/■» / ч * »

(0) о

а

Рисунок 4 - Определение амплитудно-временных параметров ИССФ

2) смена знака функции /8(ть тъ ,т„ ,т„) с отрицательного на положительный, при котором новое значение/s(r,) может оказаться больше или меньше искомого [соответственно точки/7s(t.) и/2s(x,) на рисунке 4,6]

На втором этапе обеспечивается нахождение точки на поверхности /s(ti, г2, ,г„ , тл), в которой выполняется условие

L-AL<f%\x„ х2, ,т„ ,x„)<L + AL, (2 9)

где AL - допустимое отклонение значения L от расчетного, 7s - выбранное значение функции^

Дня этого текущее значение хп изменяют последовательно на половину длительности элементарного импульса ИССФ г, то есть на т/2, далее на т/4 и т д, определяя каждый раз из решения (2 1) значения масштабных коэффициентов К, и из (2 7) или (2 8) новое значение функции f${x\, т2, ,т„ ,т„), пока не выполните? условие (2 9)

Полученные значения сдвигов ть т2,. , т„ ,т„ и масштабных коэффициентов К), К2, , К„ , Кп определяют амплитудно-временные параметры сформированного ИССФ

Исследована зависимость погрешности восстановления измерительного сигнала, переносимого ИССФ, от неточного задания или округления значений амплитудно-временных параметров данного ИССФ Выявлены две составляющие погрешности погрешность обусловленная изменением амплитуд составляющих спектральной зоны, содержащей составляющие измерительного сигнала, и погрешность, обусловленная действием не полностью подавленных соседних спеетргльных зон, попадающих в полосу пропускания фильтра, выделяющего спектральную зону с измерительным сигналом

Показано, что обе составляющие относительной погрешности восстановления измерительного сигнала, обусловленные округлением значения временного сдвига импульсов дополнительных отсчетов сигнала относительно исходного, уменьшаются при увеличении числа каналов измерительной системы

Показано, что относительная погрешность амплитуд составляющих спектральной зоны, содержащей составляющие измерительного сигнала, обусловленная неточностью задания или округления масштабных коэффициентов, сходится к относительной погрешности задания только одного масштабного коэффициента, а относительная погрешность, обусловленная действием не полностью подавленных соседних спссгральных зон, уменьшается при увеличении числа каналов измерительной системы в пределе до нуля

В главе 3 («Обработка измерительных сигналов в кардиосистемах») рассмотрены методы предварительной обработки измерительных сигналов в кардиосистемах, обеспечивающие устранение влияния аддитивных низкочастотных помех, спектр которых перекрывается со спектром полезного сигнала Предложенные методы основаны на применения ИССФ, исследованных во второй главе Рассмотрены методы помехоустойчивого выделения циклически повторяющихся участков сигнала, отдельных его элементов и их информативных параметров в каждом из циклов

Электрокардиосигнал (ЭКС) выбран в качестве предмета исследования в связи с его диагностической значимостью и тем, что из всех биомедицинских

сигналов только для электрокардиосигнапа имеются в настоящее время развитые методы анализа, связывающие амплитудно-временные параметры его элементов с реальными процессами, проходящими в сердечно-сосудистой системе и в других функциональных системах организма Для электрокардиосигнапа характерны квазипериодичность и структурированность его элементов (зубцов и сегментов), перекрытие спектров элементов ЭКС и низкочастотных аддитивных помех При этом перечисленные выше задачи его обработки в настоящее время нельзя считать полностью решенными

Выделение опорных точек. Одной из ключевых операций при обработке электрокардиосигнапа является операция выделения опорной точки (ОТ) в каждом кардиоцикле, так как, отправляясь от этой точки и зная морфологию сигнала, можно идентифицировать его элементы (зубцы и сегменты) и измерить их длительности и амплитуды, то есть определить информативные параметры электрокардиосигнапа Помимо этого, расстояния между соседними опорными точками, то есть длительность каждого кардиоцикла, могут быть информативным параметром ЭКС Анализ этого параметра в течение заданного отрезка времени используется в кардиоинтервалометрии для оценки состояния отдельных функциональных систем организма, для определения реакции организма на заболевания и различные внешние воздействия, такие как стресс, прием лекарственных препаратов, физиотерапевтические воздействия и т п

Предложены методы формирования опорной точки в каждом кардиоцикле, основанные на анализе участка ЭКС между Т- и Р-зубцами (ТР-сегмент) и устойчивые к вариабельности формы элементов ЭКС и действию аддитивных низкочастотных (дрейф изолинии) и флуктуационных помех. ТР-сегмент соответствует электрической диастоле сердца и при отсутствии аддитивных помех находится на изолинии, а при их наличии на ТР-сегменте присутствует только сигнал помехи, который можно выделить и устранить

Кроме ТР-сегмента на изолинии расположен еще один достаточно протяженный по времени участок - БТ-сегмент Для определения области возможных значений частоты сердечных сокращений (ЧСС), при которых длительность БТ-сегмента остается меньше длительности ТР-сегмента и последний можно уверенно использовать для формирования на нем опорной точки в каждом кардиоцикле, проведен регрессионный анализ зависимости длительностей ТР- и БТ-сегментов от ЧСС Эта область простирается до частоты сердечных сокращений порядка 120 ударов в минуту Это соответствует большинству случаев, когда обследование пациентов проводится в поликлинике или стационаре, даже если у пациентов выражена умеренная тахикардия, а также при контроле состояния человека в процессе трудовой деятельности с умеренной физической нагрузкой, не приводящей к чрезмерному возрастанию ЧСС

Предложенные методы основаны на счете тактовых импульсов (отсчетов ЭКС), если элемент электрокардиосигнапа принадлежит какому-либо сегменту Критерием принадлежности отсчета ЭКС одному из его сегментов, то есть участку, расположенному между соседними зубцами, является факт нахождения этого отсчета между двумя пороговыми уровнями, один из которых расположен выше изолинии, а другой - ниже изолинии При выходе амплитуды отсчета

за любой из пороговых уровней счет тактовых импульсов начинается заново Заданное число счета N достигается только на ТР-сегменте, и при его достижении формируется сигнал, соответствующий опорной точке в данном кардио-цикле Рассмотрены пути повышения надежности выделения опорной точки

Один из вариантов выделения ОТ в условиях действия аддитивной помехи типа дрейфа изолинии иллюстрирован рисунком 5

Для усиления быстроизменяющихся участков электрокардиосигнала (зубцов) относительно медленно изменяющихся участков (сегментов) осуществляется двойное дифференцирование ЭКС (рисунок 5,а) Процесс счета тактовых импульсов и формирования опорной точки показан на рисунке 5,6

В предложенных методах принципиально отсутствует возможность ложного выделения опорной точки, а вероятность ее пропуска можно снизить до значений порядка 10~3 - Ю-4 за счет учета вероятности случайного выхода сигнала за пороговые уровни на ТР-сегменте

а

I

+11п и -ип - пороговые уровни,

ТИ — тактовые импульсы,

Разр - сигнал разрешения счета ТИ,

Счет - двоичные разряды счетчика импульсов

Рисунок 5 - Выделение опорных точек в каждом кардиоцикле

Устранение дрейфа изолинии. На основе рассмотренных во второй главе ИССФ и способа выделения опорной точки на ТР-сегменте предложен метод устранения влияния на электрокардиосигнал аддитивной низкочастотной помехи (дрейфа изолинии) Он заключается в выделении сигнала дрейфа изолинии с помощью фильтра нижних частот из нулевой спектральной зоны ИССФ, сфор-

мированного из выделенного на ТР-сегменте отсчета сигнала помехи и имеющего в спектре несколько, начиная с первой, подавленных спектральных зон

Показано, что при этом выделяется именно сигнал дрейфа изолинии, а не его аппроксимация, причем частота этого сигнала может достигать частоты сердечных сокращений и даже превосходить ее, что невозможно в методах устранения дрейфа изолинии на основе сплайн-аппроксимации

Иллюстрация предложенного метода представлена на рисунке 6. На рисунке 6,а показаны «чистый» кардиосигнал (ЭКС0) и ЭКС с дрейфом изолинии [11(1)], преобразованный в ИССФ с подавленными первой и второй спектральными зонами (рисунок 6,6) Дрейф изолинии представлен до 10-й секунды синусоидальным сигналом с частотой 0 5 Гц и амплитудой, равной амплитуде II-зубца, а после 10-й секунды - экспонентой с постоянной времени, равной 3 2с (постоянная времени стандартных электрокардиографов) Принято, что ЧСС составляет 60 ударов в минуту, то есть частога дискретизации сигнала помехи составляет 1 имп/с

Результаты обработки электрокардиосигнала с дрейфом изолинии представлены на рисунке 6,а, где показаны также выделенный сигнал дрейфа изолинии (и(^) и ЭКС после устранения дрейфа изолинии (ЭКС])

Рисунок 6 - Устранение дрейфа изолинии на основе применения ИССФ

Для выделения сигнала дрейфа изолинии в качестве ФНЧ использовалось окно Кайзера с затуханиями АЧХ -0 1 дБ на частоте 0 5 Гц (частота сигнала дрейфа изолинии) и -60 дБ на частоте 2 5 Гц (левая боковая третьей спектральной зоны)

Выделение БТ-сегмента. В практике диагностики работы сердца большое значение имеет анализ изменения параметров формы БТ-сегмента смещения, наклона, характера кривизны При автоматическом анализе этих параметров необходимо обеспечить надежное выделение участка ЭКС, принадлежащего БТ-сегменту

Предложен метод выделения в режиме реального времени участка ЭКС, принадлежащего БТ-сегменту, обладающий устойчивостью к изменению формы элементов ЭКС

В основу метода положен анализ изменения мощности первой производ-

ной ЭКС, вычисляемой в скользящем временном окне. При длительности окна 2К I-

Ток , где К=0 37 для мужчин и К=0 40 для женщин, Г№ - длитель-

ность кардиоцикла, стробирующая функция Р(1{(), представляющая собой мощность первой производной ЭКС в окне, имеет полочку (рисунок 7,а), начало которой совпадает с точкой то есть с началом БТ-сегмента, а длительность соответствует длительности БТ-сегмента Сравнение Pd.it) с пороговым уровнем (1/п на рисунке 7,а) позволяет выделить стробирующий импульс £/5тк(') (рисунок 7,6), положение которого на временной оси с точностью до периода дискретизации соответствует положению БТ-сегмента

О 01 02 03 04 И 06 07 08 09 1 И 12 13 14 15 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 И 12 13 14 15

а б

Рисунок 7 - Выделение БТ-сегмента электрокардиосигнала

Рассмотрены пути повышения надежности выделения БТ-сегмента с помощью введения верифицирующих функций, в качестве которых предложено использовать модуль первой или второй производной электрокардиосигнала В этом случае снижаются требования к точности задания временного окна, длительность которого может быть установлена в пределах от Ток = ЯК Д°

Ток=зк/4^

Интегральные информативные параметры БТ-сегмента. Предложено представлять основные принятые в медицинской практике диагностически значимые информативные параметры БТ-сегмента, а именно, смещение относительно изолинии (параметр смещения - ПС), наклон (ПН) и характер кривизны (выпуклость или вогнутость) (ПВ), спектральными коэффициентами его разложения по соответствующим базисным функциям

Для обоснования выбора базисных функций предложено математическое описание БТ-сегмента в виде совокупности конечного набора сигналов-признаков, отображающих перечисленные параметры формы БТ-сегмента

Определены требования, которым должны удовлетворять такие функции 1 Требование локализации, то есть в разложении сигнала должны присутствовать спектральные составляющие, амплитуда которых зависит от наличия в составе сигнала БТ-сегмента только одного из сигналов-признаков и не зависит от двух других

2 Требование минимальной сложности вычислений и простоты технической реализации процедуры определения спектральных коэффициентов

На основании анализа ряда базисов определены базисы, в наибольшей степени удовлетворяющие предъявляемым требованиям полиномы Лежгыдра и функции Уолша. Для каждого из выбранных базисов установлена однозначная взаимосвязь между спектральными коэффициентами и соответствующими информативными параметрами БТ-сегмента

Показано, что для определения всех диагностически значимых параметров формы вТ-сегмента, применяемых в медицинской практике, достаточно вычисления в каждом базисе трех спектральных коэффициентов в базисе полиномов Лежандра это нулевой, первый и второй спектральные коэффициенты, в базисе функций Уолша (при упорядочении по Пэли) - нулевой, первый и третий спектральные коэффициенты

Оценена помехоустойчивость предложенных информативных параметров БТ-сегмента При этом учтены корреляционные связи между отсчетами ЭКС, вносимые используемыми при обработке сигнала фильтрами нижних частот Показано, что помехоустойчивость информативных параметров формы 8Т-сегмента, определяемых как спектральные коэффициенты, превышает в 1 8 - 4 раза помехоустойчивость соответствующих параметров, полученных на основании точечных оценок, которые используются в настоящее время в кардиоси-стемах (соответственно при частотах среза фильтра от 30 Гц до 100 Гц)

В главе 4 («Практическая реализация предложенных методов формирования сигналов опроса с разными периодами повторения, импульсных сигналов сложной формы и методов обработки измерительных сигналов») кратко изложены результаты применения предложенных методов Приведены структурные схемы основных узлов измерительных систем, разработанных на основе теоретических исследований, изложенных в предыдущих главах

Приведены примеры практической реализации ИССФ в одноканальных и в многоканальных измерительных системах при разных типах использующихся датчиков, выполненной на основе как аппаратных, так и программных средств

Разработка измерительных систем основывалась на следующих принципах, которые в зависимости от конкретной решаемой задачи комбинировались в необходимых сочетаниях

- испочвзование индивидуальных частот дискретизации для неоднородных по занимаемой полосе частот измерительных сигналов,

- использование группирования измерительных сигналов, частота дискретизации которых одна и та же, в соответствии с предложенной организацией опроса датчиков,

- преобразование дискретных отсчетов измерительных сигналов в импульсные сигналы сложной формы и выбор амплитудно-временных параметров ИССФ, обеспечивающий восстановление исходного непрерывного сигнала фильтрационным методом без дополнительного усиления,

- использование при формировании опорных точек, характеризуй: щих периодичность измерительного сигнала, тех участков сигнала, на которых в си-

лу природы их формирования сигнал обращается в ноль,

- использование интегральных критериев при выделении отдельных элементов измерительного сигнала в пределах одного его периода и определение информативных параметров этих элементов

Показано, что результаты проведенных исследований могут с успехом применяться при разработке не только многоканальных измерительных систем, но и иных аппаратов и устройств, в которых необходимо обеспечить формирование не перекрывающихся во времени сигналов с неодинаковыми периодами повторения и помехоустойчивое выделение в режиме реального времени периодически повторяющихся участков измерительного сигнала и отдельных элементов сигнала в каждом из этих участков.

На основе проведенных исследований, предложенных методов и новых технических решений были разработаны и выпущены многоканальные измерительные системы МКТС-24, СТМ-16 при участии Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) им проф Н Е Жуковского и СИБПИ-32 при участии Московского вертолетного завода им М Л Миля, а также аппараты медицинского назначения предназначенный для исследовательских целей маг-нитотерапевтический аппарат «АЛМАГ-БОС» и серийный магнитотерапевти-ческий аппарат «ПСШИМАГ-01» (ОАО «Елатомский приборный завод»)

В заключении приведены основные результаты работы

1 Обоснована с позиций теории информации целесообразность использования при сборе неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов индивидуальных периодов опроса каждого датчика, что обеспечивает снижение требований к широкополосности группового тракта многоканальной измерительной системы за счет уменьшения суммарного потока дискретных отсчетов измерительных сигналов на входе этого тракта Рассмотрены способы формирования таких сигналов

Разработан на основе аппарата теории чисел аппарат описания и анализа процесса опроса датчиков с индивидуальными периодами опроса совокупностью подмножеств чисел, позволивший оценить предельное число неодинаковых периодов сигналов опроса при различных способах их формирования

2 Доказана теорема о запрещенных классах вычетов, образуемых сигналами с одним периодом опроса для сигналов с другим периодом опроса, на основании которой установлены условия совместной реализуемости неодинаковых периодов опроса, получены оценки числа таких периодов сигналов опроса, реализуемых совместно с заданным периодом

3 Предложен на основе доказанной теоремы метод организации опроса датчиков, состоящий в группировании подмножеств, описывающих сигналы опроса этих датчиков, обеспечивающий эффективное использование пропускной способности группового тракта многоканальной измерительной системы, заключающееся в передаче сигналов от заданного числа датчиков при минимальной широкополосности группового тракта Разработана процедура формирования структуры кадра многоканальной измерительной системы, реализующая предложенный метод

4 Получено математическое описание взаимосвязи амплитуд составляющих спектральных зон ИССФ с амплитудами составляющих соответствующих спектральных зон исходного сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) и на основе этого выявлено новое свойство импульсных сигналов сложной формы, заключающееся в подавлении симметричных спектральных зон в каждом лепестке спектра, установлены номера этих спектральных зон

5. Проведен теоретический анализ взаимосвязи амплитудно-временных параметров и спектральных характеристик импульсных сигналов сложной формы, в результате которого выявлено новое свойство этих сигналов, заключающееся в существовании таких совокупностей сочетаний временных сдвигов дополнительных отсчетов измерительного сигнала, участвующих в формировании ИССФ, относительного исходного отсчета, при которых амплитуды составляющих соответствующих спектральных зон таких сигналов можно довести до требуемых значений

6 Предложен метод формирования импульсных сигналов сложной формы с амплитудно-временными параметрами, при которых обеспечивается заданное значение амплитуды измерительного сигнала, переносимого ИССФ, при его восстановлении фильтрационным способом Получены оценки зависимости погрешности восстановления измерительного сигнала от неточного задания амплитудно-временных параметров данного ИССФ

Показано, что относительная погрешность восстановления измерительного сигнала, обусловленная округлением значений временных сдвигов, уменьшается, в пределе до нуля, при увеличении числа каналов измерительной системы, а относительная погрешность изменения амплитуды составляющих спектральной зоны, содержащей измерительный сигнал, обусловленная неточностью задания масштабных коэффициентов, сходится к относительной погрешности задания только одного масштабного коэффициента

7 Предложены новые подходы к процессу обработки измерительных сигналов в кардиосистемах, обеспечивающие защиту этих сигналов от действия аддитивных низкочастотных помех, выделение в режиме реального времени периодически повторяющихся участков измерительного сигнала и отдельных его элементов в каждом из этих участков и заключающиеся в следующем

Предложены и разработаны методы формирования опорных точек, периодически повторяющихся в каждом кардиоцикле, на участке ТР-сегмента Этим обеспечена устойчивость к вариабельности формы элементов ЭКС и действию на ЭКС аддитивных низкочастотных (дрейф изолинии) и флуктуацион-ных помех Показано, что можно снизить вероятность пропуска опорной точки до значений порядка 10~3 - КГ4

Предложен и разработан метод устранения влияния на электрокардио-сигнал аддитивной низкочастотной помехи (дрейфа изолинии), основанный на преобразовании отсчета ЭКС, выделенного на ТР-сегменте, в ИССФ с несколькими, начиная с первой, подавленными спектральными зонами и выделении сигнала дрейфа изолинии с помощью фильтра нижних частот из нулевой спектральной зоны ИССФ без потери полезных состаляющих ЭКС Показано, что при этом выделяется именно сигнал дрейфа изолинии, а не его аппроксимация,

причем частота этого сигнала может достигать частоты сердечных сокращений и даже превосходить ее, чго невозможно в методах устранения дрейфа изолинии на основе сплайн-аппроксимации

Предложены методы выделения элементов ЭКС, в частности БТ-сегмскга. в ре-киме реального времени и представления их информативных параметров спектральными коэффициентами разложения в базисах полиномов Лежандра и функций Уолша, что обеспечивает повышение помехоустойчивости информативных параметров по отношению к флуктуационным шумам в 1 8-4 раза по сравнению с известными точечными оценками

8 Результаты проведенных исследований и предложенные методы реализованы в разработках многоканальных измерительных систем, предназначенных для контроля состояния вращающихся узлов и агрегатов авиационной техники, а также в аппаратах медицинского назначения

Вышеизложенное позволяет утверждать, что все поставленные задачи решены, и цель диссертационной работы достигнута

Основные публикации по теме работы

1 Карэсев В В , Михеев А А , Нечаев Г И Измерительные системы для вращающихся узлов и механизмов М Энергоатомиздат, 1996 176 с

2 Михеев А А Согласование производительности датчиков с пропускной способностью группового тракта в многоканальной измерительной системе // Датчики и системы 2005 №3 С 2-6

3 Михеев А А О соотношении разрядности аналого-цифрового преобразователя и частоты дискретизации при выделении начала зубца Р электрокар-диосигнала//Медицинская техника 2004 №6 С 10-13

4 Михеев А А , Мельник О В Новый метод выделения БТ-сегмента электрокардьосигнала в реальном времени // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника 2006 №7. С. 28-31

5 Михеев А А , Мельник О В , Нечаев Г.И Выделение дрейфа изолинии электрокардиосигнала // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника 2005 1-2 С 26-30

6 Варнавский А Н, Мельник О В, Михеев А А Метод выделения опорной точки в каждом кардиоцикле//Биомедицинские технологии и радиоэтектроника 2005 №1-2 С 36-39

7 Михеев А А , Мельник О В Анализ достоверности выделения информативных параметров БТ// Вестник РГРТА Вып 15 Рязань, 2004 С 52-56.

8 Михеев А А., Мельник О В Интегральный подход к оценке параметров БТ-сегмента электрокардиосигнала // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника 2003 №5 С 8-11

9 Компьютерная система обработки данных эхокардиографии / Алпатов А В , Вихров С П , Лапшин Д А , Михеев А А // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника 2005 №7 С 26-30

10 Михеев А А, Мельник О В Выбор базисных функций для выявления информативных параметров БТ-сегмента электрокардиосигнала // Вестник РГРТА Вып 12 Рязань, 2003 С 56-59

11. Карасев В В , Михеев А А , Нечаев Г И Новые методы и средства сбора и передачи информации с вращающихся и перемещающихся в пространстве узлов и механизмов// Конверсия №11 1995 С 48-51

12 Баширов В Р , Карасев А А , Михеев А А , Нечаев Г И Бесконтактная тензометрическая аппаратура для вращающихся объектов Принципы построения//Приборы и системы управления 1989 №3 С 25-27

13 Построение многоканальных тензометрических преобразователей на операционных усилителях / А А Михеев, Г И Нечаев, Б П Подборонов, А В.Фурман // Тр ЦАГИ, 1979 Вып 1978 С 79-86

14 Многоканальная система сбора тензометрической информации с вращающихся авиационных винтов/ А А Михеев, В Р Баширов, В В Карасев и др // Доклад на семинаре "Пооблемы автоматизации в прочностном эксперименте" M : ЦНТИ "Волна", 1979 96-102 с

15 Михеев А А , Нечаев Г И О формировании периодических последовательностей сигналов переключения с помощью кольцевых распределителей //Известия вузов. Приборостроение 1972 №11 С 58-62

16 Варнавский А H , Михеев А А Метод выделения начала кардиоцик-ла в реальном времени и его реализация // Вестник аритмологии 2006 Приложение А С 194

17 Зуйкова О А , Михеев А А Выделение начала кардиоцикла // Вестник аритмологии 2004 №35 Приложение А, В С 191

18 Михеев А А, Мельник О В Исследование достоверности представления ST-сегмента в различных базисах // Вестник аритмологии 2004 №35 Приложение А, В С 192

19 Дисперсия интервала QT и оценка ST-сегмента на ЭКГ у детей с аномально расположенными хордами в левом желудочке / А А Михеев, H В Дмитриева, О В Мельник, И В Цветкова //Вестник аритмологии №35 2004 Приложение А, В С 126

20 Михеев А А Сокращение избыточности биомедицинских сигналов // Вестник аритмологии №35, 2004 Приложение А, В С 200

21 Зуйкова О А , Мельник О В , Михеев А А Оценка параметров ST-сегмента // Вестник аритмологии 2002 №25 Приложение А С 158

22 Михеев А А Обработка электрокардиосигнала в реальном ьремени // Материалы 18-й всеросс научн -техн конф «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» Рязань, 2005 С 1-7

23 Михеев А А Новые подходы к обработке электрокардиосигнала // Материалы научн -техн конф «Биотехнические системы в XXI веке» СПб, 2004

24 Михеев А А, Мельник О В Оценка достоверности спектральных показателей формы ST-сегмента с учетом характера выбора временного окна преобразования//Материалы 12-й межд научн-техн конф «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций» Рязань, 2004 С 55-57

25 Михеев А А., Мельник О В Анализ помехозащищенности оценок параметров ST-сегмента электрокардиосигнала // Материалы 3-й межд научн -

техн конф «Измерение, контроль, информатизация» Барнаул, 2002 С 91-93

26 Михеев А А, Мельник О В Новые подходы к оценке параметров электрокардиосигнапа//Материалы 11-й межд научн-техн конф Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций Рязань, 2002 С 138-140

27 Михеев А А, Скопинцев А В Сокращение избыточности при передаче аналоговых сигналов // Материалы 3-й межд научн -техн конф «Перспективные технологии в средствах передачи информации» Владимир, 1999 С 311-313

28 Михеев А А, Карасев В В , Нечаев Г И Передача информации с вращающихся объектов// Материалы 2-й межд научн -техн конф «Перспективные технологии в средствах передачи информации». Владимир, 1997 С 253-255

29 Mikheev A A Correlation between capacity of analog-to-digital converter and sampling frequency in the determination of the initial point of P wave of electro-cardiosignal // Biomedical Engineering 2004 №6, P 279-282

30 Miheev A A and Melnik О V Method of real-time diagnostics for instantaneous management of parameters of magnetic therapy influence// ESBME 2006 Part 42

31 Miheev A A and Melnik О V Method of allocation of a fiducial point in each heart-beat//IFMBE Proceedings Vol 11 Prague IFMBE, 2005 ISSN 17271983 (Proceedings of the 3rd European Medical & Biological Engmeerig Conference — EMBEC-05 Prague, Czech Republic, 20-25 11 2005) № 1626

32 The patent № 152202 21 07 1984 Government of India Device for polling channels of telemetering system Mikheev A A RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT - USSR

33 The patent № 152024 2 6 1984 Government of India Telemetering system for transmission and reception of information from rotating objects Mikheev A A, Carasev V.V, Nechaev G I RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT-USSR

34 The patent № 151366 19 10 1983 Goverment of India Device for converting nonelectric guantities such as change in resistance into corresponding electric sighals Mikheev AA, Nechaev GI RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT - USSR

35 The patent № 152424 22 12 1984 Government of India Multichannel resistance-change-to-electric-signal converter Mikheev A.A, Nechaev G I. RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT - USSR

36 The patent № 152785 16 2 1985 Goverment of India Pulse signal converter Mikheev A A, Bashirov V R, Nechaev G I RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT - USSR

37 The patent № 153707 28 6 1985 Government of India Telemetering system for transmitting and receiving data from rotating objects Mikheev A A , Bashirov V R, Carasev V V RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT -USSR

38 The patent № 150234 18 6 1983 Goverment of India Receiver of multichannel telemetering system Mikheev A A, Bashirov V R, Carasev V V RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT - USSR

39 Патент РФ № 2024950 Способ передачи и приема импульсов измерительных сигналов и устройство для его осуществления / А А Михеев, Г И Нечаев//Открытия Изобретения 1994 №23

40 Патент РФ № 2195164, А61В 5/02 Способ выделения начала кардио-цикла и устройство для его осуществления / А А Михеев // Открытия Изобретения 2002 №36

41 Патент РФ № 2219828, А61В 5/02 Способ выделения начала кардио-цикла и устройство для его осуществления / О А Зуйкова, А А Михеев // Открытия Изобретения 2003 №36

42 Патент РФ № 2242164, МПК7 А61 В 5/0452 Способ выявления информативных параметров ST-сегмента и устройство для его осуществления / О В Мельник, А. А Михеев // Открытия Изобретения 2004 №35

43 Патент РФ № 2251968, МПК7 А61 В 5/0402 Способ устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала и устройство для его осуществления /А А Михеев, Г И Нечаев // Открытия Изобретения 2005 №14.

44 Патент РФ № 2261653, МПК' А61 В 5/0452 Способ выделения ST-сегмента электрокардиосигнала в реальном времени и устройство для его осуществления /О В Мельник, А А Михеев // Открытия Изобретения 2005 №28

45 Патент РФ № 2237432, А61В 5/02. Устройство для выделения начала кардиоцикла /О А Зуйкова, А А Михеев //Открытия Изобретения. 2004 №28

46 Ас СССР № 2023308, МКИ5 G08C 15/06,19/28 Телеинформационное устройство для вращающихся объектов/ В В Карасев, А А Михеев, Г. И Нечаев//Открытия Изобретения 1994 №21

47. А.с. СССР № 1751797, МКИ5 G08C 19/28 Устройство для приема информации/А А.Михеев//Открытия Изобретения 1992 №28

48 А с СССР № 1388927, МКИ4 G08C 19/28 Устройство передачи и приема сигналов с вращающегося объекта / А А. Михеев, В В Карасев, Г И Нечаев//Открытия Изобретения 1988 №14

49 Ас СССР № 1283519, МКИ4 G01B 7/16 Многоканальный тензопре-образователь / А. А Михеев//Открытия Изобретения 1987 №2

50 А с СССР № 1128108, МКИ3 G08B 7/16 Преобразователь изменения активного сопротивления в электрический сигнал / А А Михеев, Г И Нечаев // Открытия Изобретения 1984 №45

51 Ас СССР № 974389, МКИ3 G08C 19/00 Устройство для передачи и приема с вращающегося механизма / А А Михеев, В Р Баширов, В В Карасев идр //Открытия Изобретения 1982 №42

52 А с СССР № 943801, МКИ3 G08C 19/12 Устройство для передачи и приема сигналов с вращающегося объекта / А А Михеев, Г И Нечаев // Открытия Изобретения 1982 №26

53 А с СССР № 942104, МКИ3 G08C 15/06, НОЗК 17/04 Устройство для опроса каналов телеметрической системы / А А Михеев // Открытия Изобретения 1982 №25

54 А с СССР № 898260, МКИ3 С01В 7/16, вОШ 17/10 Многоканальный тензопреобразователь / А А Михеев, Г И Нечаев // Открытия Изобретения 1982 №2

55 Ас СССР № 815677, МКИ3 в01 Я 27/00 Многоканальный преобразователь изменения сопротивления в электрический сигнал /А А Михеев, В Р Баширов, Г И Нечаев//Открытия Изобретения 1981 №11

56 Ас СССР № 798480, МКИ3 в01В 7/16 Многоканальный тензопреобразователь ' А А Михеев, Г И Нечаев//Открытия Изобретения 1981 №3

57 Ас СССР № 576511, МХИ2 С08С 7/18/Многоканальный тензопрел-бразователь / А А Михеев, Г И Нечаев // Открытия Изобретения. 1977 №38

58 А с СССР № 569042, МКИ2 Н04Ь 15/24, Н041 3/06 Приемная часть телеметрической системы / А А Михеев, В Р Баширов, В В Карасев и др // Открытия Изобретения 1977 №30

59 А с СССР № 554552, МКИ2 в 08 С 19/12. Передающее устройство многоканальной телеметрической системы для вращающихся механизмов / А А Михеев, В А Асташин, В Р. Баширов и др // Открытия Изобретения 1977 №14

60 А с СССР № 530446, МКИ2 НОЗк 13/02 Многоканальный тензопреобразователь с времяимпульсной модуляцией выходных сигналов / А А Михеев, Г И Нечаев//Открытия Изобретения 1976 №36

61 Ас СССР № 514252, МКИ2 вОШ 27/00, НОЗк 13/20 Многоканальный преобразователь изменения сопротивления в напряжение с биполярно-дискретизированными выходными сигналами/ А А Михеев, Г И Нечаев // Открытия Изобретения 1976 №18

62 Ас СССР №458703, МКИ вОНз 7/18 Многоканальнаятензостанция/ А А Михеев, Г И Нечаев // Открытия Изобретения 1975 №4

63 А с СССР № 416867, МКИ НОЗк 17/56 Многоканальный электронный коммутатор / А А Михеев//Открытия Изобретения 1974 №7

64 А с СССР 261461 МПК НОЗк Электронный коммутатор / А А Михеев, Ш Ю Исмаилов, Г И Нечаев//Открытия Изобретения 1970, №5

65 Патент РФ № 2281128 МПК7 А6Ш 2/00 Аппарат магнитотерапевти-ческий /А А Михеев, А П Кадырков, В Н Кабишев, В В Макаров // Открытия Изобретения 2006 №22

В приложениях содержатся документы, подтверждающие использование результатов диссертационной работы, акты испытаний, копии зарубежных патентов

Михеев Анатолий Александрович

ТЕОРИЯ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА СБОРА И ОБРАБОТКИ НЕОДНОРОДНЫХ ПО ЧАСТОТНЫМ СВОЙСТВАМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано в печать 22 декабря 2006 г Формат бумаги 60X84 1/16 Бумага офсетная Печать трафаретная Уел печ л 2,0 Уч-изд л 2,0 Тираж!00зкз

Рязанский государственный радиотехнический университет 390005. Рязань, ул Гагарина, 59/1 Редакционно издательский центр РГРТУ

Введение.

Глава 1 Теоретические основы сбора неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов.

1.1 Согласование скорости выдачи информации датчиками с пропускной способностью группового тракта.

1.2 Анализ процесса формирования сигналов опроса с неодинаковыми периодами повторения.

1.2.1 Достижимое число разных периодов опроса.

1.2.2 Условие совместной реализуемости разных периодов опроса.

1.2.3 Число разных периодов опроса, реализуемых совместно с заданным периодом опроса.

1.3 Метод рациональной организации структуры кадра многоканальной измерительной системы.

1.3.1 Группирование подмножеств.

1.3.2 Возможное число групп.

1.3.3 Совместная реализация сигналов опроса с неодинаковыми периодами.

1.4 Формирование структуры кадра многоканальной измерительной системы по заданной программе измерений

1.5 Выводы.

Глава 2 Амплитудно-временные и спектральные характеристики импульсных сигналов сложной формы

2.1 Импульсные сигналы сложной формы как переносчики информации в многоканальных измерительных системах.

Общие положения.

2.1.1 Задачи, решаемые с помощью импульсных сигналов сложной формы.

2.1.2 Формирование ИССФ.

2.1.3 Демодуляция ИССФ.

2.2 Анализ спектрального состава ИССФ.

2.2.1 Взаимосвязь амплитуд гармонических составляющих ИССФ и исходного АИМ-сигнала.

2.2.2 Подавление симметричных спектральных зон.

2.2.3 Предельные случаи формирования ИССФ.

2.3 Анализ взаимосвязи амплитудно-временных и спектральных характеристик ИССФ.

2.3.1 Исследование взаимосвязи амплитуд составляющих нулевой спектральной зоны с временными параметрами

ИССФ.

2.3.2 Исследование взаимосвязи амплитуд составляющих к- й спектральной зоны с временными параметрами

ИССФ.

2.4 Формирование импульсных сигналов сложной формы с заданным спектральным составом.

2.4.1 Исходные данные для определения амплитудно-временных параметров ИССФ.

2.4.2 Определение амплитудно-временных параметров

ИССФ с заданным спектральным составом.

2.4.3 Шумовые свойства ИССФ.

2.4.4 Влияние неточностей задания амплитудно-временных параметров ИССФ на спектральные характеристики.

2.5 Выводы.

Глава 3 Обработка измерительных сигналов в кардиосистемах.

3.1 Общие положения.

3.2 Выделение опорной точки в каждом кардиоцикле.

3.2.1 Новый подход к выделению опорной точки в каждом кардиоцикле.

3.2.2 Выбор пороговых уровней.

3.2.3 Повышение надежности выделения опорной точки в каждом кардиоцикле.

3.3 Устранение низкочастотных аддитивных помех (дрейфа изолинии).

3.4 Определение начала кардиоцикла.

3.5 Выделение информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала.

3.5.1 Выделение участка электрокардиосигнала, принадлежащего ST-сегменту.

3.5.2 Математическое описание информативных параметров ST-сегмента.

3.5.3 Спектральные коэффициенты как информативные параметры ST-сегмента.

3.5.4 Помехоустойчивость интегральных информативных параметров ST-сегмента.

3.6 Выводы.

Глава 4 Практическая реализация предложенных методов формирования сигналов опроса с разными периодами повторения, импульсных сигналов сложной формы и методов обработки измерительных сигналов.

4.1 Общие положения.

4.2 Результаты разработок многоканальных измерительных систем.

4.2.1 Многоканальная тензометрическая система

МКТС-24.

4.2.2 Многоканальная тензометрическая система СТМ-16.

4.2.3 Многоканальная тензометрическая система

СИБПИ

4.3 Аппараты медицинского назначения.

4.3.1 Аппарат «АЛМАГ-БОС».

4.3.2 Аппарат магнитотерапевтический «ПОЛИМАГ-01»

4.4 Реализация ИССФ в измерительных системах.

4.4.1 Реализация ИССФ при пассивных датчиках.

4.4.2 Реализация ИССФ при активных датчиках и электродах.

4.5 Выводы.

Актуальность темы

При контроле состояния сложных объектов, которые могут быть как техническими, так и биологическими, осуществляется измерение до нескольких сот различных параметров. Для получения целостной картины о состоянии объекта контроля все измерения необходимо проводить одновременно, что достигается применением многоканальных измерительных систем, построенных, обычно, по принципу временного разделения каналов. Примером таких систем могут служить измерительные системы и комплексы серии К7хх. Одна из последних модификаций К772 позволяет измерять одновременно до 12288 параметров. Измерительные сигналы могут существенно различаться между собой по частотным свойствам. Например, практическая ширина спектра сигналов тепловых процессов составляет доли герца, биомедицинских сигналов - десятки-сотни герц, вибрационных процессов - до тысяч герц. В связи с этим при создании многоканальных измерительных систем необходимо решать вопросы согласования спектральных характеристик измерительных сигналов с пропускной способностью и полосой частот пропускания группового тракта измерительной системы.

Возможны различные подходы к решению этих вопросов, в основе которых лежит сокращение суммарного потока дискретных отсчетов измерительных сигналов, поступающих на вход группового тракта [1-15].

Наиболее универсальным считается применение адаптивной дискретизации. Теоретические и практические аспекты этого подхода рассмотрены в работах отечественных и зарубежных авторов: Антонюка Е. М., Бакалова В. П., Виттиха В. А., Мановцева А. П., Ольховского 10. Б., Прошина Е. М., Chouchman D, Divisson L. D., Endrus К. A., Kortman К. M. и других. Как следует из этих работ, практическая реализация адаптивной дискретизации связана с определенными аппаратными затратами. Они обусловлены необходимостью введения в каждый измерительный канал дополнительного оборудования, например, устройств анализа входного сигнала и сокращения избыточных отсчетов этого сигнала, устройств формирования служебной информации и т. п.

Это обстоятельство ограничивает возможности применения измерительных систем, построенных на основе адаптивной дискретизации, при контроле объектов, на габариты и вес которых накладываются жесткие ограничения. К подобным объектам относятся вращающиеся узлы и механизмы технических устройств, в частности воздушные авиационные винты, турбины энергетических установок, т. е. вращающиеся объекты, а также биологические объекты, в первую очередь человек.

Во многих случаях априорно известна информация о частотных свойствах контролируемых процессов, что делает целесообразным опрос каждого датчика или группы однотипных датчиков с индивидуальной частотой (периодом) опроса. Это позволяет существенно сократить суммарный поток отсчетов на входе группового тракта многоканальной измерительной системы и, соответственно, снизить требования к широкополосности группового тракта и объему памяти устройств, осуществляющих обработку измерительных сигналов. Однако при таком подходе необходимо решать вопросы совместной реализуемости разных периодов опроса. Рассмотрению этих вопросов посвящены работы Виттиха В. А., Золотухина Ю. Н, Цодикова М. Б., Цыбатова В. А. и ряда других авторов. В данных работах на основе аппарата теории чисел описываются условия совестной реализуемости сигналов с неодинаковыми периодами опроса и алгоритмы их формирования. Однако до настоящего времени отсутствует математический аппарат описания сигналов опроса с неодинаковыми периодами, позволяющий аналитически оценивать предельные возможности по формированию таких сигналов и возможности их совместной реализуемости.

Для указанных выше классов объектов в силу конструктивных особенностей и требований безопасности бывает необходимо гальванически разделять аппаратуру сбора и передачи измерительных сигналов и аппаратуру приема и обработки этих сигналов [16-18]. Это, в свою очередь, требует согласования спектров сигналов в групповом тракте многоканальной системы с полосой частот пропускания данного тракта. В ряде практических случаев такое согласование может быть достигнуто с помощью использования в качестве переносчика измерительной информации импульсных сигналов сложной формы (ИССФ), обеспечивающих подавление заданного числа спектральных зон в спектре передаваемого сигнала [19-24]. Принципы формирования подобных сигналов предложены Нечаевым Г. И., а их основные свойства описаны в работах Нечаева Г. И., Подборонова Б. П. ИССФ являются новым видом переносчика информации, свойства его еще недостаточно изучены. Практика применения таких сигналов выявила следующее обстоятельство. При увеличении числа подавляемых спектральных зон уменьшаются в десятки раз амплитуды составляющих спектральной зоны ИССФ, используемой в дальнейшем для восстановления непрерывного измерительного сигнала в каждом канале многоканальной системы. Это затрудняет применение фильтрационного метода для восстановления исходного непрерывного сигнала.

Измерительные сигналы, характеризующие состояние выделенного класса объектов контроля являются, как правило, сигналами малого уровня. Например, при контроле напряженно-деформируемых состояний узлов и механизмов авиационной техники и энергетических установок наиболее часто измерительные сигналы формируются с помощью тензорезисторных датчиков [25-27], амплитуда их составляет доли и единицы милливольт. Биомедицинские сигналы, отображающие состояние физиологических параметров систем организма человека, также имеют амплитуды от долей до единиц милливольт [6, 28], то есть относятся к сигналам малого уровня. Такие сигналы подвержены влиянию аддитивных помех (флуктуационные шумы, помеха от сети промышленной частоты 50 Гц, различные низкочастотные дрейфы, например дрейф изолинии электрокардиосигнала). При этом сигналы помех, как правило, соизмеримы по амплитуде с полезными сигналами. Общепринятые методы борьбы с такими помехами (наиболее распространенные из которых экранирование и фильтрация [29-32]) не всегда могут быть применены по указанным выше причинам, связанным с ограничениями на массогабаритные показатели измерительной аппаратуры.

Следует отметить дополнительную сложность предварительной обработки биомедицинских сигналов, в частности электрокардиосигналов. Она определяется перекрытием спектров полезного сигнала и помехи. При фильтрации помехи исчезает и часть полезных составляющих спектра измерительного сигнала, то есть происходит потеря информации. Данная особенность требует дополнительного рассмотрения вопросов предварительной обработки электрокардиосигналов с целью создания новых методов и средств, обеспечивающих повышение их помехоустойчивости по отношению к низкочастотным аддитивным помехам, по частоте приближающимся к частоте сердечных сокращений, и достоверное выделение в режиме реального времени диагностически значимых информативных параметров, которыми являются не только амплитуды и длительности отдельных элементов электрокар-диосигнала, но и параметры их формы. Необходимость рассмотрения именно электрокардиосигнала обусловлена тем, что только для него в настоящее время выявлены и описаны связи амплитудно-временных параметров сигнала с различными состояниями сердечно-сосудистой и других функциональных систем организма. Вопросам создания методов и средств обработки электрокардиосигналов посвящены работы Ахутина В. М., Зайченко К. В., Истоминой Т. В., Калантара В. А, Калакутского Л. И., Калиниченко А. Н., Манило JI. А., Мурашова П. В., Немирко А. П., Селищева С. В., Hutten Н., Kohler В. U., Tompkins W. J. и других авторов. Вместе с тем вопросы предварительной обработки электрокардиосигналов нельзя считать полностью решенными.

Изложенное выше свидетельствует о невозможности полного решения известными приемами комплекса вопросов, связанных с получением достоверной информации о состоянии объекта контроля. Это порождает проблемную ситуацию, заключающуюся в отсутствии теоретических сведений, позволяющих аналитически описывать и решать эти вопросы при отмеченных ограничениях и особенностях, характерных для указанных выше объектов.

Таким образом, актуальна научная проблема, состоящая в разработке теоретических основ и соответствующих методов и средств сбора и обработки неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов, обеспечивающих согласование спектральных характеристик этих сигналов с пропускной способностью и полосой частот пропускания группового тракта многоканальной системы и повышение помехоустойчивости выделения их информативных параметров. В связи с этим актуальными являются научные исследования, предполагающие:

• создание математического аппарата описания и анализа процесса сбора неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов и • разработку на основе этого описания методов их сбора, обеспечивающих без дополнительных аппаратных и вычислительных затрат эффективное использование пропускной способности группового тракта системы, заключающееся в передаче сигналов от заданного числа датчиков при минимальной широ-кополосности устройств группового тракта; '

• разработку методов согласования спектров сигналов в групповом тракте многоканальной системы с полосой частот пропускания этого тракта при обеспечении требуемого уровня составляющих измерительных сигналов в заданных спектральных зонах сигнала-переносчика;

• разработку методов выделения информативных параметров измерительных сигналов, устойчивых к действию аддитивных помех (флуктуацион-ные шумы, наводки, дрейфы нулевой линии), в том числе помех, спектр которых перекрывается со спектром полезного сигнала, обеспечивающих повышение точности выделения этих параметров и, соответственно, надежности принятия заключения о состоянии объекта контроля.

Учитывая актуальность данной темы, ей было отведено важное место в ряде постановлений и решений директивных органов страны и региональных органов управления:

- Решение государственного комитета по науке и технике, Госплана, академии наук СССР от 12 декабря 1980 г. №474/250/132 о целевой комплексной научно-технической программе по проблеме ОЦ 027, тема А2.03 "Разработать и ввести в эксплуатацию автоматизированную систему прогнозирования ресурса транспортных средств и сооружений.";

- Решение ВПК от 20 февраля 1976 г. №34 и приказ Минвуза РСФСР от 16 марта 1977 г. №31 о целевой комплексной научно-технической программе по проблеме "Обеспечение усталостной прочности и ресурса авиационных конструкций", шифр "Латинк РВО", тема " Исследование и разработка средств сбора, преобразования и передачи информации с несущих и тянущих винтов и вентиляторов систем конвективного нагрева";

- План работ межотраслевого научно-технического комплекса (МНТК) "Надежность машин" на 1990-1992 г.г., тема "Разработка и изготовление бесконтактных телеметрических устройств сбора и обработки данных при экспериментальных исследованиях вращающихся деталей и узлов энергетических установок";

- Межвузовская научно-техническая программа "Конверсия и высокие технологии", 1993-1996 г.г., тема "Новые методы и средства сбора и передачи информации с вращающихся и перемещающихся в пространстве узлов и механизмов";

- Межвузовская научно-техническая программа "Конверсия и высокие технологии. 1997 -2000 гг." тема "Опытный образец СИБПИ";

- Единый заказ-наряд Минобразования РФ на проведение в 2000-2004 г.г. фундаментальных исследований по теме «Разработка методов высокоинформативного сбора и обработки информации на основе новых физических эффектов и сложных сигналов»;

- Постановление губернатора Рязанской области от 24.03.2004 г. №178-КГ о проведение конкурса на соискание грантов Рязанской области (раздел «Медицинская техника»).

Тема диссертации непосредственно связана с планами основных, в том числе важнейших, научно-исследовательских работ Рязанского государственного радиотехнического университета, выполненных в 80-2000-х годах при непосредственном участии автора в качестве ответственного исполнителя тем для ряда организаций страны: Московский вертолетный завод (МВЗ) им. М. JI. Миля, Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ) им. Н. Е. Жуковского, институт машиноведения (ИМАШ) им. Н. Н. Благонравова, Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии стандартных образцов (г. Екатеринбург), областное управление здравоохранения Рязанской области.

Цель работы и основные задачи

Целью диссертации является повышение эффективности многоканальных измерительных систем, обеспечивающих сбор и обработку неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов, за счет согласования без дополнительных аппаратных и вычислительных затрат спектральных характеристик таких сигналов с пропускной способностью и полосой частот пропускания группового тракта многоканальной системы и повышения помехоустойчивости выделения информативных параметров этих сигналов.

Достижение указанной цели предполагает решение следующих задач.

1. Исследование вопросов согласования скорости выдачи информации датчиками с пропускной способностью группового тракта многоканальной измерительной системы при индивидуальной частоте опроса каждого датчика;

2. Анализ процесса формирования сигналов опроса датчиков с неодинаковыми частотами для выявления условий совместной реализуемости этих сигналов.

3. Разработка метода формирования совместно реализуемых сигналов опроса датчиков при неодинаковой частоте повторения этих сигналов.

4. Теоретическое исследование нового вида переносчика измерительных сигналов, импульсных сигналов сложной формы, для выявления возможности обеспечения заданного значения амплитуд полезных составляющих любой спектральной зоны.

5. Исследование и разработка методов ослабления действия аддитивных низкочастотных помех на измерительные сигналы в кардиосистемах на основе применения ИССФ при частотах помех, достигающих частоты сердечных сокращений, и перекрытии их спектров со спектром полезного сигнала;

6. Разработка интегральных методов выявления информативных параметров измерительных сигналов в кардиосистемах, обеспечивающих ослабление влияния аддитивных высокочастотных помех.

7. Внедрение в практику исследований сложных объектов, таких как новые виды техники или человек, разработанных методов и средств сбора и обработки неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов, позволяющих повысить информативность, помехоустойчивость, точность получаемых оценок контролируемых параметров.

Методы исследования

В работе применен комплексный подход, в основу которого положены взаимосвязанные теоретические и экспериментальные исследования. Теоретические исследования выполнены с привлечением аппарата теории чисел, теории спектрального анализа, теории вероятностей, теории информации, теории линейных цепей, корреляционно-регрессионного анализа, классических разделов математического анализа, теории ортогональных сигналов. Для подтверждения правильности теоретических выводов проводились экспериментальные исследования с использованием пакетов программ схемотехнического и имитационного моделирования, а также путем натурного макетирования и испытания разработанных на основе предложенных методов средств сбора и обработки измерительных сигналов.

Научная новизна

Научная новизна работы заключается в получении новых теоретических положений и разработке на их основе новых методов и средств в области сбора и обработки неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов.

1. Обосновано с позиций теории информации, что опрос каждого датчика с индивидуальным периодом опроса позволяет снизить требования к широкополосности группового тракта многоканальной измерительной системы за счет уменьшения суммарного потока дискретных отсчетов измерительных сигналов на входе этого тракта.

Разработан математический аппарат описания и анализа процесса опроса датчиков с индивидуальными периодами опроса совокупностью подмножеств чисел, позволивший оценить предельное число неодинаковых периодов сигналов опроса при различных способах их формирования. Доказана теорема о запрещенных классах вычетов, образуемых сигналами с меньшим периодом опроса для сигналов с большим периодом опроса, на основании которой установлены условия совместной реализуемости таких сигналов.

2. Предложен метод организации опроса датчиков, основанный на группировании подмножеств, описывающих сигналы опроса этих датчиков, обеспечивающий эффективное использование пропускной способности группового тракта многоканальной измерительной системы, заключающееся в передаче сигналов от заданного числа датчиков при минимальной широкополосности группового тракта.

3. Получено математическое описание взаимосвязи амплитуд составляющих спектральных зон ИССФ с амплитудами составляющих соответствующих спектральных зон исходного сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) и на основе этого выявлено новое свойство импульсных сигналов сложной формы, заключающееся в подавлении симметричных спектральных зон в каждом лепестке спектра, установлены номера этих спектральных зон.

4. Выявлено новое свойство импульсных сигналов сложной формы, заключающееся в существовании совокупностей сочетаний временных сдвигов дополнительных отсчетов измерительного сигнала, участвующих в формировании ИССФ, относительного исходного отсчета, при которых амплитуды составляющих соответствующих спектральных зон таких сигналов можно довести до требуемых значений.

5. Предложен на основе применения выявленного нового свойства метод формирования импульсных сигналов сложной формы с амплитудно-временными параметрами, обеспечивающими при восстановлении фильтрационным способом заданное значение амплитуды восстановленного сигнала. Получены оценки зависимости погрешности восстановления измерительного сигнала, переносимого ИССФ, от неточного задания амплитудно-временных параметров данного ИССФ.

6. Предложены новые подходы к процессу обработки измерительных сигналов в кардиосистемах, заключающиеся в следующем:

• впервые предложены методы формирования опорной точки в каждом кардиоцикле на участке TP-сегмента, устойчивые к вариабельности формы элементов электрокардиосигнала и действию на него аддитивных низкочастотных (дрейф изолинии) и флуктуационных помех, позволяющие снизить на порядок вероятность неправильного выделения опорной точки;

• впервые предложен метод устранения влияния на электрокардиосиг-нал аддитивной низкочастотной помехи (дрейфа изолинии), основанный на преобразовании отсчета электрокардиосигнала (ЭКС), выделенного на ТР-сегменте, в ИССФ с несколькими, начиная с первой, подавленными спектральными зонами и выделении сигнала дрейфа изолинии с помощью фильтра нижних частот из нулевой спектральной зоны ИССФ, что позволяет устранять аддитивную низкочастотную помеху с частотой, достигающей частоты сердечных сокращений и даже превосходящей ее, без потери полезных состаляющих ЭКС;

• предложены методы выделения элементов ЭКС, в частности ST-сегмента, в режиме реального времени и представления их информативных параметров спектральными коэффициентами разложения в базисах полиномов Лежандра и функций Уолша, что обеспечивает повышение помехоустойчивости информативных параметров по отношению к флуктуацион-ным шумам в 1.8-4 раза по сравнению с известными точечными оценками.

Новизна предложенных в диссертации методов и средств сбора неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов, обеспечивающих эффективное использовании пропускной способности группового тракта многоканальной измерительной системы за счет согласования без дополнительных аппаратных и вычислительных затрат спектральных характеристик измерительных сигналов с пропускной способностью и полосой частот пропускания группового тракта, и помехоустойчивых методов и средств выделения информативных параметров этих сигналов подтверждена авторскими свидетельствами и патентами, в которых объектами изобретений являются соответствующие способы и технические решения.

Уровень диссертационной работы

В работе сформулирована и решена важная научная проблема, состоящая в разработке теории, соответствующих методов и средств сбора и обработки неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов. Предложенные решения обеспечивают повышение эффективности многоканальных измерительных систем за счет согласования без дополнительных аппаратных и вычислительных затрат спектральных характеристик измерительных сигналов с пропускной способностью и полосой частот пропускания группового тракта многоканальной системы и повышения помехоустойчивости выделения информативных параметров этих сигналов.

Таким образом, по совокупности основных положений и результатов уровень диссертационной работы может быть квалифицирован как решение крупной научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение. Это подтверждается публикациями, патентами и авторскими свидетельствами на новые способы, структуры, системы и устройства, использующие предложенные методы сбора и обработки неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов.

Достоверность полученных результатов

Достоверность полученных результатов подтверждена лабораторными и стендовыми испытаниями и длительной эксплуатацией измерительных систем и аппаратов медицинского назначения, основанных на теоретических исследованиях и их технических воплощениях, рассмотренных в диссертационной работе.

Практическая значимость работы

В работе обобщены результаты многолетних исследований и разработок, проводимых автором и под его научным руководством на кафедрах «Автоматизированные системы управления» и «Биомедицинская и полупроводниковая электроника» Рязанского радиотехнического университета.

Результаты теоретических исследований, предложенные методы сбора измерительных сигналов и выявления их информативных параметров, использовались при разработках многоканальных измерительных систем, предназначенных для проведения прочностных и ресурсных исследований при испытаниях новых видов техники, и аппаратов медицинского назначения. Применение этих методов обеспечило создание патентоохранных и конкурентоспособных многоканальных измерительных систем сбора неоднородных по ширине спектра измерительных сигналов [33-42] и нового направления в обработке биомедицинских сигналов малого уровня, в частности элек-трокардиосигналов [43-54].

Полученные результаты могут быть использованы также при разработке устройств, обеспечивающих формирование разнообразных наборов не перекрывающихся во времени сигналов управления с разными периодами повторения (например, для управления программами испытаний вновь создаваемых или выпускающихся изделий на испытательных стендах, для формировании различных конфигураций бегущего импульсного магнитного поля в магнитотерапевтических аппаратах и т. п.), при создании автоматических систем обработки биомедицинских сигналов для надежного выделения и точного измерения их амплитудно-временных параметров.

Реализация результатов

Технические решения, реализующие предложенные методы сбора измерительных сигналов, представленных в виде ИССФ, и выполненные на уровне изобретений [55-61], положены в основу создания многоканальных измерительных систем МКТС-24, СТМ-16, СИБПИ-32, которые применялись рядом организаций, занимающихся созданием и испытаниями новой техники: Центральным аэрогидродинамическим институтом им. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), Московским вертолетным заводом им. М. JI. Миля (МВЗ), Летно-испытательной базой МВЗ, Институт машиноведения им. А. А. Благонравова АН СССР (ИМАШ).

Технические решения, реализующие предложенные методы выделения информативных параметров электрокардиосигнала и выполненные на уровне изобретений [45, 46, 62], использованы при создании экспериментальных («АЛМАГ-БОС») и серийных («ПОМИМАГ-01») магнитотерапевтических аппаратов, производящихся ОАО «Елатомский приборный завод» (г. Елать-ма, Рязанская область).

Многоканальная измерительная система МКТС-24 демонстрировалась на международной выставке в Болгарии (Пловдив, 1985г.) и была отмечена дипломом. Бесконтактная система сбора информации СИБПИ-32 отмечена среди лучших разработок, выполненных по межвузовской научно-технической программе "Конверсия и высокие технологии" и включена в рекламные материалы:

- Каталог научно-технических достижений. Радиоэлектронная промышленность. Электротехническая промышленность. Приборостроение. Вып.1, М. 1994. С. 18;

- Catalog of scientific and techological advances. Higner school of Russia. Issue 1, Moscow, 1994. P. 20.

Материалы диссертации использованы в учебном процессе Рязанского государственного радиотехнического университета при подготовке инженерных кадров в системе высшего профессионального образования по специальности 230201 «Информационные системы и технологии», по направлению 200400 «Биомедицинская техника» (специальности 200401 «Биотехнические и медицинские аппараты и системы» и 200402 «Инженерное дело в медико-биологической практике»): в учебно-методических пособиях по курсам "Датчики, преобразователи и устройства сбора информации", «Теория сигналов в информационных системах», «Методы обработки биомедицинских сигналов и данных», «Биотелеметрия»;

Использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами, приведенными в Приложениях.

Публикации

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 65 работах, среди которых одна монография, 34 авторских свидетельства и патента, в том числе 7 зарубежных патентов. Всего по теме диссертации опубликовано 94 работы.

Апробация результатов работы

Основные положения работы докладывались и обсуждались на международных, всесоюзных и всероссийских научно-технических конференциях.

Международные конференции:

- Технологии и системы сбора, обработки и представления информации (г.Рязань, 1993 г.);

- Перспективные технологии в средствах передачи информации (г. Тамбов, 1997, 1999 г.г.);

- Измерение. Контроль. Информатизация (г. Барнаул, 2002 г.);

- Электроника в медицине. Мониторинг, диагностика, терапия (г. Санкт-Петербург, 2002, 2004, 2006 г.г.);

- Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций (г. Рязань, 2002, 2004 г.г.);

- European Medical and Biological Conference EMBEC05 (г. Прага, Чехия, 2005 г.);

- European Symposium on Biomedical Engineering "ESBME 2006" (г. Патры, Греция, 2006 г.).

Всесоюзные и Всероссийские конференции:

- Достижения и перспективы развития технической кибернетики (г. Киев, 1975 г.);

- Методика и аппаратура для автоматизации сбора, обработки и выдачи гидрометеорологической информации (г. Ленинград, 1975 г.);

- Надежность систем и средств управления (г. Ленинград, 1975 г.);

- Проблемы создания преобразователей формы информации (1976 г., Киев);

- Автоматизация экспериментальных исследований (г. Куйбышев, 1978 г.);

- Методы и средства тензометрии и их применение в народном хозяйстве (г. Кишинев, г. Свердловск, 1979,1983,1986,1989 г.г.);

- Информационно-измерительные системы и точность в машиностроении (г. Москва, 1982 г.);

- Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования (г. Тамбов, 1991 г.)

- Методы и средства измерения физических величин (г. Нижний Новгород, 1998 г.);

- Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании (г. Рязань, 2003 г.);

- Биотехнические системы в XXI веке (г. Санкт-Петербург, 2004 г.);

- Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы (г.Рязань, 2005г.).

Личный вклад автора

Соискателем лично предложены и сформулированы основные идеи защищаемых в диссертации положений по организации сбора неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов, выявлению новых свойств ИССФ и использованию их при обработке биомедицинских сигналов, формированию помехоустойчивых информативных параметров биомедицинских сигналов. Им лично написаны относящиеся к теме диссертации разделы монографии и соответствующие разделы отчетов по НИР.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 354 страницы, включающих 310 страниц основного текста, 104 рисунка и 8 таблиц, 23 страницы списка литературы из 231 наименования, 45 страниц приложений.

4.5 Выводы

1. Результаты проведенных исследований широко использованы как при разработках многоканальных измерительных систем, предназначенных для сбора контрольно-измерительной информации с вращающихся объектов и их основных узлов, так и при разработках иных аппаратов и устройств, в которых необходимо обеспечить формирование не перекрывающихся во времени сигналов с неодинаковыми периодами повторения, защиту измерительных сигналов от действия аддитивных низкочастотных помех, выделение в режиме реального времени периодически повторяющихся участков измерительного сигнала и отдельных элементов сигнала в каждом из этих участков.

2. Разработка измерительных систем основывалась на следующих принципах, которые в зависимости от конкретной решаемой задачи могут комбинироваться:

- использование индивидуальных частот дискретизации для неоднородных по занимаемой полосе частот измерительных сигналов;

- использование группирования измерительных сигналов, частота дискретизации которых одна и та же;

- преобразование дискретных отсчетов измерительных сигналов в импульсные сигналы сложной формы и выбор амплитудно-временных параметров ИССФ, обеспечивающий восстановление исходного непрерывного сигнала фильтрационным методом без дополнительного усиления;

- использование при формировании опорных точек, характеризующих периодичность измерительного сигнала, тех участков сигнала, на которых в силу природы их происхождения сигнал обращается в ноль;

- использование при выделении отдельных элементов измерительного сигнала в пределах одного его периода и определении информативных параметров этих элементов интегральных критериев.

3. Результаты проведенных исследований и предложенные методы реализованы в разработках многоканальных измерительных систем, выпущенных при участии ЦАГИ им проф. Н. Е. Жуковского (МКТС-24, СТМ-16) и МВЗ им. М. JI. Миля (СИБПИ-32), а также в аппаратах медицинского назначения, выпускаемых АО «Елатомский приборный завод» («АЛМАГ-БОС», «ПО ЛИМАГ-01»).

Новизна предложенных автором решений, использованных в разработках, защищена 34 авторскими свидетельствами и патентами, из которых 7 зарубежных патентов.

Заключение

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие заключительные выводы.

1. Обоснована с позиций теории информации целесообразность использования при сборе неоднородных по частотным свойствам измерительных сигналов индивидуальных периодов опроса каждого датчика. Это обеспечивает снижение требований к широкополосности группового тракта многоканальной измерительной системы за счет уменьшения суммарного потока дискретных отсчетов измерительных сигналов на входе этого тракта. Рассмотрены способы формирования таких сигналов.

Разработан на основе аппарата теории чисел аппарат описания и анализа процесса опроса датчиков с индивидуальными периодами опроса совокупностью подмножеств чисел, позволивший оценить предельное число разных периодов сигналов опроса при различных способах их формирования.

2. Доказана теорема о запрещенных классах вычетов, образуемых сигналами с одним периодом опроса для сигналов с другим периодом опроса, на основании которой установлены условия совместной реализуемости неодинаковых периодов опроса, получены оценки числа таких периодов сигналов опроса, реализуемых совместно с заданным периодом.

3. Предложен на основе доказанной теоремы метод организации опроса датчиков, состоящий в группировании подмножеств, описывающих сигналы опроса этих датчиков. Этим обеспечивается эффективное использование пропускной способности группового тракта многоканальной измерительной системы, заключающееся в передаче сигналов от заданного числа датчиков при минимальной широкополосности группового тракта. Разработана процедура формирования структуры кадра многоканальной измерительной системы, реализующая предложенный метод.

4. Получено математическое описание взаимосвязи амплитуд составляющих спектральных зон ИССФ с амплитудами составляющих соответствующих спектральных зон исходного сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ) и на основе этого выявлено новое свойство импульсных сигналов сложной формы, заключающееся в подавлении симметричных спектральных зон в каждом лепестке спектра, установлены номера этих спектральных зон.

5. Проведен теоретический анализ взаимосвязи амплитудно-временных параметров и спектральных характеристик импульсных сигналов сложной формы, в результате которого выявлено новое свойство этих сигналов, заключающееся в существовании таких совокупностей сочетаний временных сдвигов дополнительных отсчетов измерительного сигнала, участвующих в формировании ИССФ, относительного исходного отсчета, при которых амплитуды составляющих соответствующих спектральных зон таких сигналов можно довести до требуемых значений.

6. Предложен метод формирования импульсных сигналов сложной формы с амплитудно-временными параметрами, при которых обеспечивается заданное значение амплитуды измерительного сигнала, переносимого ИССФ, при его восстановлении фильтрационным способом. Получены оценки зависимости погрешности восстановления измерительного сигнала от неточного задания амплитудно-временных параметров данного ИССФ. Показано, что относительная погрешность восстановления измерительного сигнала, обусловленная округлением значений временных сдвигов уменьшается, в пределе до нуля, при увеличении числа каналов измерительной системы, а относительная погрешность изменения амплитуды составляющих спектральной зоны, содержащей измерительный сигнал, обусловленная неточностью задания масштабных коэффициентов, сходится к относительной погрешности задания только одного масштабного коэффициента.

7. Предложены новые подходы к процессу обработки измерительных сигналов в кардиосистемах, обеспечивающие защиту этих сигналов от действия аддитивных низкочастотных помех, выделение в режиме реального времени периодически повторяющихся участков измерительного сигнала и отдельных его элементов в каждом из этих участков и заключающиеся в следующем.

Предложены и разработаны методы формирования опорных точек, периодически повторяющихся в каждом кардиоцикле, на участке ТР-сегмента. Этим обеспечена устойчивость к вариабельности формы элементов ЭКС и действию на ЭКС аддитивных низкочастотных (дрейф изолинии) и флуктуа-ционных помех. Показано, что можно снизить вероятность пропуска опорной точки до значений порядка 10~3 - КГ4

Предложен и разработан метод устранения влияния на электрокардио-сигнал аддитивной низкочастотной помехи (дрейфа изолинии), основанный на преобразовании отсчета ЭКС, выделенного на TP-сегменте, в ИССФ с несколькими, начиная с первой, подавленными спектральными зонами и выделении сигнала дрейфа изолинии с помощью фильтра нижних частот из нулевой спектральной зоны ИССФ без потери полезных состаляющих ЭКС. Показано, что при этом выделяется именно сигнал дрейфа изолинии, а не его аппроксимация, причем частота этого сигнала может достигать частоты сердечных сокращений и даже превосходить ее, что невозможно в методах устранения дрейфа изолинии на основе сплайн-аппроксимации.

Предложены методы выделения элементов ЭКС, в частности ST-сегмента, в режиме реального времени и представления их информативных параметров спектральными коэффициентами разложения в базисах полиномов Лежандра и функций Уолша, что обеспечивает повышение помехоустойчивости информативных параметров по отношению к флуктуационным шумам в 1.8-4 раза по сравнению с известными точечными оценками.

8. Результаты проведенных исследований и предложенные методы реализованы в разработках многоканальных измерительных систем, предназначенных для контроля состояния вращающихся узлов и агрегатов авиационной техники, а также в аппаратах медицинского назначения.

Разработки основывалась на следующих принципах, которые в зависимости от конкретной решаемой задачи комбинировались:

- использование индивидуальных частот дискретизации для неоднородных по занимаемой полосе частот измерительных сигналов;

- использование группирования подмножеств, описывающих измерительные сигналы, частота дискретизации которых одна и та же;

- преобразование дискретных отсчетов измерительных сигналов в импульсные сигналы сложной формы и выбор амплитудно-временных параметров ИССФ, обеспечивающий восстановление исходного непрерывного сигнала фильтрационным методом без дополнительного усиления;

- использование при формировании опорных точек, характеризующих периодичность измерительного сигнала, тех участков сигнала, на которых в силу природы их формирования сигнал обращается в ноль;

- использование при выделении отдельных элементов измерительного сигнала в пределах одного его периода и определении информативных параметров этих элементов интегральных критериев.

Результаты проведенных исследований и предложенные методы реализованы в разработках многоканальных измерительных систем, выпущенных при участии ЦАГИ им проф. Н. Е. Жуковского (МКТС-24, СТМ-16) и МВЗ им. М. JI. Миля (СИБПИ-32), а также в аппаратах медицинского назначения, выпускаемых АО «Елатомский приборный завод» («АЛМАГ-БОС», «ПОЛИМАГ-01»).

9. Все предложенные научно-технические идеи, изложенные в диссертации, были представлены на Всесоюзных, Российских и международных научно-технических конференциях, опубликованы в виде статей и монографии. Новизна предложенных методов и реализующих их технических решений подтверждена 34 авторскими свидетельствами на изобретения и патентами, из которых 7 зарубежных. Практическая ценность предложенных идей и технических решений подтверждена соответствующими актами использования на предприятиях и в учебном процессе.

1. Адаптивные телеизмерительные системы/ Б.Я Андреев, Е. М. Антонюк, С. Н. Долинов и др.; Под ред. А. В. Фремке. JL: Энергоиздат, Ленингр. отделение, 1981. 248 с.

2. Мановцев А. П. Основы теории радиотелеметрии. М.: Энергия, 1973.592 с.

3. Хочмэн Д., Вебер Д. Р. Адаптивная телеметрия. Сжатие данных. Перевод №3434(67). 1967. 35 с.

4. Кортман К. М. Сокращение избыточности как практический метод сжатия данных. //Труды инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ТИИЭР). 1967. Т. 55. Вып. 3. С. 8 21.

5. Эндрюс К. А., Дэвис Дж. М., Шварц Г. Р. Адаптивное сжатие данных. //Труды инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ТИИЭР). 1967. Т. 55. Вып. 3. С. 25-38.

6. Бакалов В. П. Основы биотелеметрии. М.: Радио и связь, 2001. 352 с.

7. Бакалов В. П. Электросвязь в биологии и медицине. М.: Радио и связь, 1998. 176 с.

8. Антонюк Е. М., Беляев В. Е., Семенов Е. И. Об одном способе сокращения избыточной информации в измерительных системах. //Известия вузов. Приборостроение. 1970. №12. С.11-14.

9. Шушков Е. И., Цодиков М. Б. Многоканальные аналого-цифровые преобразователи. Л. Энергия, 1975. 160 с.

10. Клюев Н. И. Информационные основы передачи сообщений. М.: Советское радио, 1966. 360 с.

11. Цодиков М. Б., Шушков Е. И. Распределение отсчетов в многоканальных системах. ВНИИЭП. Труды института. Выпуск 2 (6). Л. 1969. С. 49-52.

12. Цодиков М. Б. Оптимальное распределение датчиков между групповыми АЦП в многоканальных ИИС. ВНИИЭП. Труды института. Выпуск 7. Л. 1971. С. 37-43.

13. Цодиков М. Б., Хуснутдинов Г. Н. Программная коммутация в многоканальных измерительных системах // Автоматика и вычислительная техника. Рига, 1972. №4. С. 59-65.

14. Золотухин Ю. Н., Рабинович В. И. О режиме периодического опроса источников информации. // Автометрия. 1972. № 4. С. 18 25.

15. Виттих В. А., Цыбатов В. А. Оптимизация бортовых систем сбора и обработки данных. М.: Наука, 1985. 176 с.

16. Гусев В. Г., Андрианова Л. П. Индуктивные и магнитомо-дуляционные преобразователи для передачи информации с вращающихся объектов. М.: Энергия, 1979. 86 с.

17. Прокунцев А. Ф., Максимова Е. С. Бесконтактная передача и обработка информации с вращающихся изделий. М.: Машиностроение, 1985. 80 с.

18. ГОСТ Р 50267.0-92 (МЭК 601-1-88). Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности.

19. Нечаев Г. И. Теория и методы сбора контрольно-измерительной информации с вращающихся объектов. Докт. дисс. Рязань, 1996.

20. Карасев В. В., Михеев А. А., Нечаев Г. И. Измерительные системы для вращающихся узлов и механизмов. М.: Энергоатомиздат, 1996. 176 с.

21. Нечаев Г. И. Импульсные сигналы сложной формы в тензометрии// Тез. докл. X Всесоюз. конф. «Тензометрия-89». М.: 1986. С. 175,176.

22. Нечаев Г. И. Использование импульсных сигналов сложной формы при сборе и передаче аналоговой информации// Тез. Докл. Междун. конф. «Технологии и системы сбора, обработки и представления информации». Рязань, 1993. С. 94.

23. Нечаев Г. И., Тембекова Г. Ю. О снижении интермодуляционных искажений при использовании импульсных сигналов сложной формы. Межвуз. сборник "Алгоритмическое и программное обеспечение систем научных исследований". Рязань: РРТИ, 1990. С. 92-95.

24. М. Л. Дайчик, Н. И. Пригоровский, Г. X. Хуршудов. Методы и средства тензометрии. М.: Машиностроение, 1989. 240 с.

25. Клокова Н. П. Тензорезисторы. Теория, методики расчета, разработки. М.: Машиностроение, 1990. 224 с.

26. Клокова Н. П. Тензорезисторы // Датчики и системы. 2004. №3. С.8.12.

27. Кардиомониторы. Аппаратура непрерывного контроля ЭКГ/А. Л. Барановский, А. Н. Калиниченко, Л. А. Манило и др.: Под ред. А. Л. Барановского и А. П. Немирко. М.: Радио и связь, 1993. 248 с.

28. Гарет П. Аналоговые устройства для микропроцессоров и мини-ЭВМ: Пер. с англ. /Под ред. М. В. Гальперина. М.: Мир, 1981. 268 с.

29. Волин М. Л. Паразитные связи и наводки. М.: Советское радио, 1965. 232 с.

30. Отт Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах. М.: Мир, 1979. 317 с.

31. Барнс Дж. Электронное конструирование: методы борьбы с помехами. М.: Мир, 1990. 240 с.

32. А.с. СССР 942104. МКИ3 G08C 15/06, НОЗК 17/04. Устройство для опроса каналов телеметрической системы / А. А. Михеев // Открытия. Изобретения. 1982, №25.

33. The patent № 152202 21. 07. 1984. Government of India. Device for polling channels of telemetering system. Mikheev A. A. RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKYINSTITUT USSR.

34. The patent № 152024. 2.6.1984. Government of India. Telemetering system for transmission and reception of information from rotatiug objects. Mikheev A.A., Carasev V.V., Nechaev G.I. RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKYINSTITUT USSR.

35. The patent № 151366. 19.10.1983. Goverment of India. Device for converting nonelectric guatities such as change in resistance inte corresponding electric sighals. Mikheev A. A., Netchaev G.I. RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT USSR.

36. The patent № 152424. 22.12.1984. Government of India. Multichannel resistance-change-to-electric-signal converter. Mikheev A.A., Nechaev G.I. RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT USSR.

37. The patent № 152785. 16.2.1985. Goverment of India. Pulse signal converter. Mikheev A. A., Bashirov V.R., Nechaev G.I. A.A.RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT USSR.

38. The patent № 153707. 28.6.1985. Government of India. Telemttering system for transmitting and receiving data from rotating objects. Mikheev A. A., Bashirov V.R., Carasev V. V. RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT USSR.

39. The patent № 150234. 18.6.1983. Goverment of India. Receiver of multichannel telemeteing system. Mikheev A. A., Bashirov V.R., Carasev V.V. RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT USSR.

40. Mikheev A. A., Nechaev G.I. Contacteess information acquisition system. Catalog of scientific and tecnological advannees. Higner school of Russia. Issue l.Moscow. 1994. P. 20.

41. Патент РФ № 2024950. Способ передачи и приема импульсов измерительных сигналов и устройство для его осуществления/ А. А. Михеев, Г. И. Нечаев // Открытия. Изобретения. 1994. № 23.

42. Патент РФ 2251968, МКИ7 А61 В 5/0402. Способ устранения дрейфа изолинии электрокардиосигнала и устройство для его осуществления /А. А. Михеев, Г. И. Нечаев// Открытия. Изобретения. 2005, № 14.

43. Михеев А. А., Мельник О. В., Нечаев Г.И. Выделение дрейфа изолинии электрокардиосигнала. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. № 1-2. С. 26-30.

44. Патент РФ №2195164, А61В 5/02. Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления/А. А. Михеев// Открытия. Изобретения. 2002. №36.

45. Патент РФ №2219828, А61В 5/02. Способ выделения начала кардиоцикла и устройство для его осуществления/О. А. Зуйкова, А. А. Михеев// Открытия. Изобретения. 2003. №36.

46. Михеев А. А. Новые подходы к обработке электрокардиосигнала//Материалы научн. техн. конф. «Биотехнические системы в XXI веке». СПб.: 2004.

47. Мельник О. В., Михеев А. А. Интегральный подход к оценке параметров ST-сегмента электрокардиосигнала// Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003. №5. С. 8-11.

48. Мельник О. В., Михеев А. А. Выбор базисных функций для выявления информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала // Вестник РГРТА. Вып. 12. Рязань, 2003. С. 56-59.

49. Патент РФ 2261653, МПК7 А61 В 5/0452. Способ выделения ST-сегмента электрокардиосигнала в реальном времени и устройство для его осуществления /О. В. Мельник, А. А. Михеев // Открытия. Изобретения. 2005. №28.

50. Патент РФ 2242164, МПК7 А61 В 5/0452. Способ выявления информативных параметров ST-сегмента и устройство для его осуществления / О. В. Мельник, А. А. Михеев // Открытия. Изобретения. 2004, №35.

51. Варнавский А. Н., Мельник О. В, Михеев А. А. Метод выделения опорной точки в каждом кардиоцикле/ТБиомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. №1-2. С. 36-39.

52. Mikheev А.А. Correlation between capacity of analog-to-digital converter and sampling frequency in the determination of the initial point of P wave of electrocardiosignal // Biomedical Engineering. 2004. №6, p. 279-282.

53. A.c. СССР 514252, МКИ2 G01R 27/00; H03k 13/20. Многоканальный преобразователь изменения сопротивления в напряжение с биполярно-дискретизированными выходными сигналами/ А. А. Михеев, Г. И. Нечаев // Открытия. Изобретения. 1976. №18.

54. А. с. СССР 554552, МКИ2 G 08 С 19/12. Передающее устройство многоканальной телеметрической системы для вращающихся механизмов/ А. А. Михеев, В. А. Асташин, В. Р. Баширов и др.// Открытия. Изобретения. 1977. №14.

55. А.с. СССР 576512, МКИ2 G08C 7/18. Многоканальный тензопреобразователь/ А. А. Михеев, Г. И. Нечаев // Открытия. Изобретения. 1977. №38.

56. А.с. СССР 798480, МКИ3 G01B 7/16. Многоканальный тензопреобразователь/ А. А. Михеев, Г. И. Нечаев // Открытия. Изобретения.1981. №3.

57. А.с. СССР 898260, МКИ3 G01B 7/16, G01R 17/10. Многоканальный тензопреобразователь/ А. А. Михеев, Г. И. Нечаев // Открытия. Изобретения.1982. №2.

58. А.с. СССР 943801, МКИ3 G08C 19/12. Устройство для передачи и приема сигналов с вращающегося объекта/ А. А. Михеев, Г. И. Нечаев // Открытия. Изобретения. 1982. №26.

59. А.с. СССР 2023308, МКИ5 G08C 15/06, 19/28. Телеинформационное устройство для вращающихся объектов/ В. В. Карасев, А. А. Михеев, Г. И. Нечаев // Открытия. Изобретения. 1994, № 21.

60. Патент РФ №2237432, А61В 5/02. Устройство для выделения начала кардиоцикла /О. А. Зуйкова, А. А. Михеев// Открытия. Изобретения. 2004. №28.

61. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986.512 с.

62. Шеннон К. Связь при наличии шума //Теория информации и ее приложения. Сб. переводов./ Под ред. А. А. Харкевича. М.: Гос. Изд. ФМЛ, 1959. С. 82-112.

63. Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации. М.: Советское радио, 1976. 368 с.

64. Баширов В. Р., Карасев А. А., Михеев А. А., Нечаев Г. И. Бесконтактная тензометрическая аппаратура для вращающихся объектов. Принципы построения/Приборы и системы управления. 1989. № 3. С. 25-27.

65. Построение многоканальных тензометрических преобразователей на операционных усилителях/ А.А. Михеев, Г.И. Нечаев, Б.П. Подборонов, А.В.Фурман//Тр. ЦАГИ, 1979. Вып.1978. С.79-86.

66. А.с. СССР 815677, МКИ3 G01R 27/00. Многоканальный преобразователь изменения сопротивления в электрический сигнал/

67. A.А.Михеев, Г.И.Нечаев // Открытия. Изобретения. 1981. № И.

68. Аппаратура сбора и передачи информации СИБПИ-32/ Карасев В.

69. B., Лычагин В. Р., Михеев А. А., Нечаев Г. И.// Тез. докл. междун. НТК «Технологии и системы сбора, обработки и представления информации». Рязань: Русское слово. 1993. С. 24.

70. Груздев С. В., Прошин Е. М. Импульсная тензометрия. М.: Энергия, 1976. 88 с.

71. А. с. СССР 427473. МКИ НОЗК 17/56. Компенсированный ключ / Б. П. Подборонов, А. В. Фурман, В. В. Шевчук .// Открытия. Изобретения. 1974. №17.

72. Kreuser М. Eine vielstellenmePanlage mit FET-Schalten. Teil 1: Schaltungskonseption/// Meptechnische Briefe. 12. Jg. Heft 1. 1976. S. 4 9.

73. Михеев А. А., Гудичева Н.В. Возможность сокращения избыточности отсчетов при много канальной передаче биомедицинских сигналов// Физика полупроводников. Микроэлектроника. Радиоэлектронные устройста. Межвуз. сб. научных трудов. Рязань: 1999. С. 33-35.

74. Михеев А. А., Скопинцев А. В. Сокращение избыточности при передаче аналоговых сигналов// Материалы третьей межд. конф. Перспективные технологии в средствах передачи информации». Владимир: 1999. С. 311-313.

75. Михеев А. А. Сокращение избыточности биомедицинских сигналов// Вестник аритмологии. 2004. №35, Приложение АВ. С.200.

76. Михеев А. А. Согласование производительности датчиков с пропускной способностью группового тракта в многоканальной измерительной системе. // Датчики и системы. 2005. №3. С. 2-6.

77. Барсуков Ф. И., Русанов Ю. Б. Элементы и устройства радиотелеметрических систем. М.: Энергия, 1973. 256 с.

78. Новопашенный Г. Н. Информационно^змерительные системы. М.: Высшая школа, 1977. 208 с.

79. Грюнберг Э. JI. Справочник по телеметрии: Пер. с англ. / Под ред. Р. Т. Сафарова. М.: Машиностроение, 1971. 482 с

80. Михеев А. А., Нечаев Г. И. О формировании периодических последовательностей сигналов переключения с помощью кольцевых распределителей. // Известия ВУЗов. Приборостроение. 1972. №11. С. 58-62.

81. Куликовский К. JL, Купер В. Я. Методы и средства измерений. М.: Энергоатомиздат, 1986. 448 с.

82. Бушхтаб А. А. Теория чисел. М.: Просвещение, 1966. 384 с.

83. Михеев А. А. О формировании периодических последовательностей сигналов переключения с неодинаковыми периодами //Сб. Радиоэлектронные устройства». Вып. 43. Рязань: РРТИ, 1974. С. 140-145.

84. Шевцов К. И., Бевз Г. П. Справочник по элементарной математике. Киев. Наукова думка, 1965.

85. Михелович Ш. X. Теория чисел. М.: Просвещение, 1967.

86. Михеев А. А. О совместной реализации сигналов опроса с неодинаковыми периодами повторения. Межвуз. сб. «Управление, передача, преобразование и отображение информации». Вып 1. Рязань: РРТИ, 1974. С. 75-80.

87. Нильсон Н. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1973.

88. Борисов Ю.П., Пенин П.И. Основы многоканальной передачи информации. М.: Связь, 1967. 435 с.

89. Баширов В. Р., Нечаев Г. И. Выбор параметров импульсных сигналов питания тензорезисторных датчиков /Приборы и системы управления. 1985. № 9. С. 27.

90. Нечаев Г. И. Способ формирования сложных импульсных сигналов в нормирующих тензометрических преобразователях с заданными спектральными характеристиками //Тез. докл. IX Всесоюз. конф. «Тензометрия-86». Кишинев. 1986. С. 176, 177.

91. Теория, методы и средства информационно-измерительного обеспечения автоматизации комплексных динамических испытаний. Отчет по НИР № 3-87. Гос. per. № 01880026711. РРТИ. Рязань, 1988. 96 с.

92. А.с. СССР 802983, МКИ3 G 08 С 19/22. Устройство для передачи и приема информации с вращающихся объектов /В. В. Карасев, JI. Т. Матвеев, Г. И. Нечаев// Открытия. Изобретения. 1981. № 5.

93. The patent № 150385, 30. 7. 1983. Goverment of India. Device for transmitting information to and receiving information from rotatinge objects.

94. Carasev V.V., Nechaev G.I., RYAZANSKY RADIOTEKHNICHESKY INSTITUT USSR.

95. A.c. СССР 1180949, МКИ4 G 08 С 19/16. Устройство для передачи и приема информации/ В. В. Карасев, Г. И. Нечаев// Открытия. Изобретения. 1985. №35.

96. Заявка 3503347 ФРГ, МКИ4 G 08 С 17/00. Устройство для беспроволочной передачи измерительных сигналов// Изобретения стран мира. 1987. №4.

97. Заявка 3632395 ФРГ, МКИ4 G 08 С 19/46. Вращающийся трансформаторный блок// Изобретения стран мира. 1987. № 12.

98. Тепляков И.М. Радиотелеметрия. М.: Советское радио, 1966. 311 с.

99. Кемп Р. Радиотелеметрическая система передачи данных с вращающихся роторов газотурбинных двигателей// Эксперсс-информация. Сер. КИТ. 1979. № 15.С.5-12.

100. Бесконтактная система для тензометрирования турбомашин в кассетном исполнении/ Е. Г. Будай, М.Е.Дубов, В.А.Лисовский, Н.Н.Шилович// Приборы и системы управления. 1988. № 2. С.21-25.

101. Исследование и доработка многоканальной системы сбора, передачи и регистрации информации. Отчет по НИР № 3-75. Г. р. № 75063141. РРТИ. 1976. 97 с.

102. Многоканальная система сбора тензометрической информации с вращающихся авиационных винтов/ А. А. Михеев, В.Р.Баширов, В.В.Карасев и др.// Доклад на семинаре "Проблемы автоматизации в прочностном эксперименте". М.: ЦНТИ "Волна", 1979. С. 96-102.

103. Михеев А. А., Карасев В.В., Лычагин В.Р., Нечаев Г. И. Система сбора информации для прочностных испытаний вращающихся механизмов. Каталог выставки Всероссийской научно-практической конференции "Высшая школа России и конверсия". М.: 1993. С. 67.

104. А.с. СССР 530446, МКИ2 НОЗк 13/02. Многоканальный тензопреобразователь с время-импульсной модуляцией выходных сигналов/Михеев А. А., Нечаев Г. И.//Открытия. Изобретения. 1976, №36.

105. Михеев А. А., Карасев В.В., Нечаев Г.И. Передача информации с вращающихся объектов// Материалы 2-й междун. н.-т. конф. «Перспективные технологии в средствах передачи информации». Владимир: 1997. С.253-255.

106. А.с. 1128108 СССР, МКИ3 G 01 В 7/16. Преобразователь изменения активного сопротивления в электрический сигнал/ А.А.Михеев, Г.И.Нечаев // Открытия. Изобретения. 1984. № 45.

107. Измерение деформации элементов вентилятора ВГД-20У при теплосменах /Галкин М. М., Манукьян Ю. В., Михеев А. А. и др.// Тез. докл. ВНТК Методы и средства тензометрии и их применение в народном хозяйстве. М.: 1986. С. 348, 349.

108. А.с. СССР 1283519, МКИ4 G01B 7/16. Многоканальный тензопреобразователь/Михеев А. А. // Открытия. Изобретения. 1987, №2.

109. Карасев В. В., Михеев А. А., Нечаев Г. И. Новые методы и средства сбора и передачи информации с вращающихся и перемещающихся в пространстве узлов и механизмов. Конверсия. №11. 1995. С.48-51.

110. Карасев В. В., Михеев А. А., Нечаев Г. И. Тензометрирование вращающихся объектов. Тез. докл. ВНТК «Методы и средства измерений физических величин». Часть 1У. Н. Новгород. 1998. С. 26.

111. Аш Ж. с соавторами. Датчики измерительных систем: в 2-х книгах. Пер. с франц. М.: Мир, 1992.

112. А. с. СССР 1231597. МКИ4 НОЗК 9/02. Способ восстановления дискретизированных во времени аналоговых сигналов и устройство для его осуществления /Г. И. Нечаев// Открытия. Изобретения. 1986, № 18.

113. Кравченко В.Ф., Попов А.Ю. Дискретизация и цифровая фильтрация электрокардиограммы. // Зарубежная радиоэлектроника. 1996. № 1. С. 38-44.

114. Беркутов A.M., Гуржин С.Г., Дунаев А.А., Прошин Е.М. Повышение эффективности регистрации формы электрокардиосигнала корреляционной обработкой в цифровой осциллографии. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2002. № 7. С. 7-13.

115. Wavelet Transform In ECG Signal Processing/ I. Provaznik, J. Kozumplik et al. //Proc. EuroCoference BIOSIGNAL, 2000. Brno (Czech Republic). P. 135-140.

116. Мурашов П. В. Алгоритм устранения низкочастотных помех электрокардиограммы при помощи вейвлет-преобразования.//Известия ЛЭТИ. Серия «Биотехнические системы в медицине и экологии». СПб., 2003. Вып. 1. С. 20-23.

117. Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособие для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1994. 480 с.

118. Теоретические основы связи и управления / Фельдбаум А. А., Дудыкин А. Д., Мановцев, А. П., Миролюбов Н. Н. М.: ГИФМЛ. 1963. 932 с.

119. Выгодский М. Я. Справочник по элементарной математике. М.: Наука, 1979. 336 с.

120. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1973.872 с.

121. Банди Б. Методы оптимизации. Пер. с англ. /Под ред. В. А. Волынского. М.: Радио и связь, 1988.128 с.

122. ГОСТ 15971- 90 Системы обработки информации. Термины и определения.

123. Теория управления. Терминология. Вып. 107. М.: Наука, 1988.с.56.

124. Зайченко К. В. Съем и обработка биоэлектрических сигналов. СПб.: СПбГУАП, 2001.140 с.

125. Баевский Р. М., Кириллов О. П., Клецкин С. 3. Математический анализ сердечного ритма при стрессе. М.: Медицина, 1984. 225 с.

126. Ахутин В. М., Орлов В. А. Биотехнические комплексы основа эффективной медико-технической подготовки космонавтов для работы в открытом космосе// Вестник аритмологии. 2002. №25. Приложение А. С. 149.

127. Баевский Р. М., Берсенева А. П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. М.: Медицина, 1997. 235 с.

128. Макфи (Richard McFee), Бол (Gerhard M. Baule). Исследования в области электрокардиографии и магнитокардиографии// ТИИЭР. 1972. №3. С.53 -98.

129. Валужис А., Лосинскепс Л. В., Рашимас А. П., Террау И. И. Структурный анализ электрокардиосигнала. М.: Наука, 1976.

130. Шакин В. В. Вычислительная электрокардиография. М.: Наука, 1981. 166 с.

131. Кулаичев А. П. Компьютерная электрофизиология в клинической и исследовательской практике. М.: Информатика и компьютеры, 1999. 328 с.

132. Баевский Р. М., Никулина Г. А. Холтеровское мониторирование в космической медицине: Анализ вариабельности сердечного ритма// Вестник аритмологии. 2000. №16. С. 6-15.

133. Веневцева Ю. Л., Мельников А. X., Корнеева Л. Н. Показатели вариабельности ритма сердца в оценке уровня адаптации лиц молодого возраста//Вестник аритмологии. 2000. №16. С. 53-55.

134. Манило Л. А., Родина Н. И. Новый подход к спектральному анализу вариабельности сердечного ритма// Известия ЛЭТИ. Секция «Биотехнические системы в медицине и экологии. 2003. Вып. 1. С. 16-20.

135. Кавасма Р. А., Кузнецов А. А., Сушкова Л. Т. Новые методы обработки электрокардиографических сигналов // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. №11-12. С. 12-20.

136. Нагин В. А., Селищев С. В. Особенности реализации алгоритмов выделения QRS-комплексов для ЭКГ-систем реального времени// Медицинская техника. 2001. №6. С. 18-23.

137. Подлепецкий Б. И., Торубаров С. В. Анализ метрологических и эксплуатационных характеристик микроэлектронных QRS-детекторов// Измерительная техника. 1990. №7. С. 50,51.

138. Киреев А. М., Аракчеев А. Г., Сивачев А. В. Электронный метод выделения вариабельности сердечного ритма // Вестник аритмологии. 2004. №35. Приложение А, В. С. 190.

139. Истомина Т. В., Кривоногов JI. Ю. Возможности применения последовательной ранговой обработки для создания портативной кардиоаппаратуры//Медицинскаятехника. 2002. №1. С. 12-14.

140. Лебедев В. В., Калантар В. А., Аракчеев А. Г. и др. Алгоритмы измерения длительности комплексов ЭКГ // Медицинская техника. 1998. №5. С. 6-14.

141. Маколкин В. И., Подзолков В. И., Самойленко В. В. ЭКГ: анализ и толкование. М.: Издат. дом «ГЭОТАР-МЕД», 2001. 160 с.

142. Габриэль Хан М. Быстрый анализ ЭКГ: Пер. с англ./ Под ред. В. Н. Хирманова. СПб М.: Невский диалект - Издательство БИНОМ, 2000. 286 с.

143. Варнавский А. Н., Михеев А. А. Выявление опорных точек на электрокардиосигнале для определения длительности кардиоцикла// Физика полупроводников. Микроэлектроника. Радиоэлектронные устройства. Межвуз. сб. научных трудов. Рязань, 2003. С.37-40

144. Зуйкова О. А., Михеев А. А. Выделение начала кардиоцикла// Вестник аритмологии. 2004. №35. Приложение А, В. С. 191.

145. Михеев А. А. Обработка электрокардиосигнала в реальном времени// Материалы 18-й Всеросс. научн. техн. конф. «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы». Рязань: 2005. С. 1-7.

146. Генкин А. А. Модуль анализа физиологических процессов программного комплекса ОМИС // Медицинская техника. 2002. №3. С. 32-45.

147. Коршунов Ю. М. Математические основы кибернетики. М.: Энергоатомиздат, 1987, 496 с.

148. Вечерский Г. А. Справочник по клинической электрокардиограмме. Минск: Медиздат, 1985. 381 с.

149. Калантар В. А., Аракчеев А. Г., Сивачев А. В. Теоретические основы и программное воплощение контурного анализа кардиосигналов в реальном масштабе времени. Вестник аритмологии. 2004. №35. Приложение А, В. С. 189.

150. Щербакова Т. Ф., Овчинников A. JL, Седов С. С. Метод обнаружения и измерения низкоамплитудных потенциалов в биоэлектрических сигналах// Измерительная техника. 1996. №2. С. 57-59.

151. Спектрально-временное картирование комплекса QRS у больных с угрожающими жизни аритмиями./ Г. Г. Иванов, В. В. Ковтун, А. С. Сметнев и др.//Кардиология. 1996. №7. С. 20-27.

152. Поздние потенциалы предсердий/ Т. С. Простакова, Д. У. Акашева, Г. Г. Иванов и др.// Кардиология. 1996. №11. С. 95-100.

153. Попов А. Ю. Новый метод анализа поздних потенциалов сердца// Радиотехника. 1997. №9. С. 83-86.

154. Алгоритмическое и программное обеспечение системы электрокардиографии высокого разрешения для выявления поздних потенциалов предсердий/ Н. Г. Иванушкина, В. А. Фесенко, Ю. С. Синекоп и др.// Вестник аритмологии. 2004. №35. Приложение А, В. С. 199.

155. Компьютерная система обработки данных эхокардиографии / Алпатов А. В., Вихров С. П., Лапшин Д. А., Михеев А. А. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. №7. С. 26-30.

156. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1971.408 с.

157. Лебедев В. В., Калантар В. А., Аракчеев А. Г., Корадо И. В. Испытательный сигнал для проверки измерительных алгоритмов электрокардиографических автоматизированных систем // Медицинская техника. 1997. №3. С. 40,41.

158. Пугачев В. С. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Наука, 1979. 496 с.

159. Михеев А. А. О соотношении разрядности аналого-цифрового преобразователя и частоты дискретизации при выделении начала зубца Р электрокардиосигнала//Медицинская техника. 2004. №6. С.10-13.

160. Интегральная электрокардиотопография / Ш. 3. Загидуллин, В. Ф. Шакиров, Н. Ш. Загидуллин и др.: Под ред. Ш. 3. Загидуллина. Уфа-Тверь: Издательская фирма «Губернская медицина», 2000. 80 с.

161. Орлов В. И. Руководство по электрокардиографии. М.: Медицина, 1984. 528 с.

162. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров: Пер. с франц./ Под ред. К. С. Шифрина. М.: Наука, 1967. 780 с.

163. Дмитриев В. И. Прикладная теория информации. М.: Высшая школа, 1989. 320 с.

164. В. О. Самойлов. Медицинская биофизика. СПб.: СпецЛит, 2004,496 с.

165. Руксин В. В. Неотложная кардиология. М.: БИНОМ, 1999. 468 с.

166. Справочник по электрокардиографии / Под ред. Медведева В. П. СПб.: Питер, 2000. 368 с.

167. Милева К. Н. Разработка и исследование методов автоматического анализа ST-сегмента электрокардиограммы в реальном масштабе времени. Автореф. / ЛЭТИ. Л. 1989. 16 с.

168. Рябыкина Г. В. Методические рекомендации по холтеровскому мониторированию электрокардиограммы. М.: Российский кардиологический научно-производственный комплекс МЗ РФ, 2003. 92 с.

169. Дощицин В.Л. Практическая электрокардиография. М.: Медицина, 1987. 336 с.

170. Jager, F., Moody, G. В., and Mark, R. G. (1998): 'Detection of transient ST-Segment episodes during ambulatory ECG-monitoring', Сотр. and Biom. Res. 1998. 31, pp. 305-322.

171. Long-term ST database: a reference for the development and evaluation of automated ischaemia detectors and for the study of the dynamics of myocardialischaemia/ Jager F. at all. Medical & Biological Engineering & Computing. 2003. 41(2), pp. 172-182.

172. Никитин Ю. П., Кузнецов А. А. Дисперсия интервала QT // Кардиология. 1998. №5. С. 58-62.

173. Karlsson, et al. Miocardial ischemia and infarction analysis and monitoring method and apparatus. United States Patent 5,520,191. May 28,1996.

174. Stadler, et al/ Method for ischemia detection and apparatus for using same. United States Patent 6,128,526. October 3,2000.

175. Stadler, et al. Ischemia detection during non-standart cardiac excitation patterns. United States Patent 6,381,493. April 30,2002.

176. Вентцель E. С. Теория вероятностей. M.: Наука, 1969. 576 с.

177. Михеев А. А., Мельник О. В. Новые подходы к оценке параметров электрокардиосигнала// Материалы 11-й междун. н.-т. конф. Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций. Рязань: 2002. С.138-140.

178. Рыжевский А. Г., Шабалов Д. В. Автоматизация контроля формы моноимпульсных сигналов. М. Энергоатомиздат, 1986. 96 с.

179. Бойцов С. А. и др. Новый метод описания результатов спектрально-временного картирования ЭКГ BP и оценка его диагностической эффективности, http://www.cor.neva.ru/vestnic/nl4/st04text.htm.

180. Суетин П. К. Классические ортогональные многочлены. М.: Наука, 1979.415 с.

181. Мельник О. В., Михеев А. А. Выбор базисных функций для выявления информативных параметров ST-сегмента электрокардиосигнала // Вестник РГРТА. Вып. 12. Рязань, 2003. С. 56-59.

182. Илюхин А. Г., Коваленко В. П. Численные методы обработки информации при исследовании динамических систем. Киев: Наукова думка, 1971. 176 с.

183. Акимов П. С., Сенин А. И., Соленов В. И. Сигналы и их обработка в информационных системах. М.: Радио и связь, 1994. 256 с.

184. Зуйкова О. А., Мельник О. В., Михеев А. А. Оценка параметров ST-сегмента// Вестник аритмологии. 2002. №25. Приложение С. С. 158.

185. Дисперсия интервала QT и оценка ST-сегмента на ЭКГ у детей с аномально расположенными хордами в левом желудочке/ А. А. Михеев, Дмитриева Н. В., МельникО. В., Цветкова И. В.// Вестник аритмологии. №35,2004. Приложение А, В. С. 126.

186. Мельник О. В., Михеев А. А. Исследование достоверности представления ST-сегмента в различных базисах// Вестник аритмологии. 2004. №35. Приложение А, В. С. 192.

187. Хургин Я. И. Применение теории случайных процессов при исследовании прохождения флуктуационных шумов через линейные и нелинейные системы. М.: НИИ МПСС СССР. Отдел научно-технической информации, 1950. 32с.

188. Харкевич А. А. Борьба с помехами. М.: Наука. 1965. 276 с.

189. Михеев А. А., Мельник О. В. Анализ помехозащищенности оценок параметров ST-сегмента электрокардиосигнала // Материалы 3-й междун. н.-т. конф. «Измерение, контроль, информатизация». Барнаул: 2002. С. 91 93.

190. Разработка методов высокоинформативного сбора и обработки информации на основе новых физических эффектов и сложных сигналов. Отчет о НИР 1-00Г. Г. р. №01200002576. РГРТА. 2004.

191. Исследование и разработка многоканальной телеинформационной системы для передачи по радиоканалу информации от вращающихся объектов управления к УВМ при проведении стендовых и летных испытаний. Отчет по НИР 17-80. Г. р. №У74175. РРТИ. 1982.

192. Разработка и внедрение медико-компьютерной системы поддержки установления диагноза заболеваний центральной нервной и сердечно-сосудистой систем у детей: Отчет о НИР 17-04Г. Г. р. №01200500873. РГРТА. 2004. 106 с.

193. А. с. СССР 569042. МКИ2 H04L 15/24, H04J 3/06. Приемная часть телеметрической системы / А. А. Михеев, В. Р. Баширов, В. В. Карасев и др.// Открытия. Изобретения. 1977, №30.

194. А. с. СССР 974389. МКИ3 G08C 19/00.Устройство для передачи и приема информации с вращающегося механизма / А. А. Михеев, В. Р. Баширов, В. В. Карасев и др.// Открытия. Изобретения. 1982, №42.

195. А. с. СССР 1388927. МКИ4 G08C 19/28. Устройство для передачи и приема сигналов с вращающегося объекта / А. А. Михеев, В. В. Карасев, Г. И. Нечаев // Открытия. Изобретения. 1988, №14.

196. А. С. СССР 1751797. МКИ5 G08C 19/28. Устройство для приема информации / А. А. Михеев // Открытия. Изобретения. 1992, №28.

197. А. с. СССР 458703. МКИ G01B 7/18. Многоканальная тензостанция /А. А. Михеев, Г. И. Нечаев// Открытия. Изобретения. 1975, №4.

198. Асташин В.А., Михеев А. А.,Нечаев Г.И. О некоторых мерах повышения достоверности передачи информации в много канальных системах// Тез. докл. научн.-техн. конф. «Надежность систем и средств управления». Вып. 1. JI.: 1975. С. 168.

199. Михеев А. А., Баширов В.Р., Карасев В.В., Нечаев Г.И. Система сбора и передачи тензометрической информации с вращающихся авиационных механизмов// Тез. докл. научн.-техн. конф. «Автоматизация экспериментальных исследований». Куйбышев, 1978. С. 216.

200. Михеев А. А., Баширов В.Р., Карасев В.В., Нечаев Г.И. Многоканальная тензометрическая система для вращающихся узлов и механизмов// Тез. докл. Всесоюзной конференции "Тензометрия-79". М.: ИМАШим. Н. Н. Благонравова, 1979. С. 114,115.

201. А. с. СССР 417867. МКИ НОЗк 17/56. Многоканальный электронный коммутатор/ А. А. Михеев // Открытия. Изобретения. 1974, №7.

202. А. с. СССР 261461. МПК НОЗк. Электронный коммутатор / А. А. Михеев, Ш. Ю. Исмаилов, Г. И. Нечаев// Открытия. Изобретения. 1970, №5.

203. Варнавский А. Н., Михеев А. А. Метод выделения начала кардиоцикла в реальном времени и его реализация// Вестник аритмологии. 2006. Приложение А. С. 194.

204. Мельник О. В., Михеев А. А. Новый метод выделения ST-сегмента электрокардиосигнала в реальном времени // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006. № 7. С. 28-31.

205. Miheev A. A. and Melnik О. V. Method of real-time diagnostics for instantaneous management of parameters of magnetic therapy influence// ESBME 2006. Part 42.

206. Гутников В. С. Фильтрация измерительных сигналов. JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. 192 с.

207. Патент РФ № 2281128 МПК7 A61N 2/00. Аппарат магнитотерапевтический /А. А. Михеев, А. П. Кадырков, В. Н. Кабишев, В. В. Макаров// Открытия. Изобретения. 2006. №22.

208. Системы комплексной электромагнитотерапии/ Беркутов А. М. Виноградов А. Л., Глобин В. И. и др. М.: Бином, 2000. 376 .

209. Груздев С.В., Прошин Е.М. Импульсная тензометрия. М.: Энергия, 1976. 88 с.

210. Хорна О. Тензометрические мосты. М.: Госэнергоиздат, 1962.

211. Беклемищев А.И., Волобуев B.C. Аппаратура для измерения деформаций и температур // Тр. ЦАГИ. Вып 1599.

212. Михеев А. А., Нечаев Г. И. Компактные многоканальные тензометрические преобразователи для вращающихся узлов и механизмов// Тез. докл. Всесоюзной конференции "Тензометрия-79". М.: ИМАШ им. Н. Н. Благонравова, 1979. С. 109,110.

213. Михеев А. А. Многоканальные тензометрические преобразователи с токовым питанием тензорезисторов// Тез. докл. Всесоюзной конференции "Тензометрия-86". М.: ИМАШ им. Н. Н. Благонравова, 1986. С. 239,240.

214. А. с. СССР 417905. МКИ НОЗк 17/60, G06G 7/06. Компенсированный ключ/ Б. П. Подборонов, А. В. Фурман, В. В. Шевчук // Открытия. Изобретения. 1974, №8.

215. Шило В. JI. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Сов. Радио, 1979. 368 с.

216. Ланцов А. Л., Зворыкин Л. Н., Осипов И. Ф. Цифровые устройства на комплементарных МДП интегральных микросхемах. М.: Радио и связь, 1983.272 с.

217. Labus Н., Hillers A. Spannungsgesteuerte Stromquellen kleiner Leistung Teil 1 // Elektronik. 1972. №4. S. 119-122.

218. Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М.-Л.: Госэнергоатомиздат, 1963. 376 с.

219. Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник / В. Л. Аронов, А. В. Баюков, А. А. Зайцев и др. Под общ. ред. Н. Н. Горюнова. М.: Энергоатомиздат, 1986. 906 с.