【摘 要】
：
心血管疾病作为健康的头号杀手,发病时具有较高的隐蔽性。在临床医学上,心电图（Electrocardiogram,ECG）作为心血管疾病中心律失常检测与诊断的主要依据,对其进行自动分类可以减轻医疗工作者的压力,应用于可穿戴设备上能协助患者实时监测自己的心脏状态。近年来,卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）逐渐取代传统分类方法成为主流,在ECG自动分类方面,
论文部分内容阅读
心血管疾病作为健康的头号杀手,发病时具有较高的隐蔽性。在临床医学上,心电图（Electrocardiogram,ECG）作为心血管疾病中心律失常检测与诊断的主要依据,对其进行自动分类可以减轻医疗工作者的压力,应用于可穿戴设备上能协助患者实时监测自己的心脏状态。近年来,卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）逐渐取代传统分类方法成为主流,在ECG自动分类方面,具有高分类准确度网络模型的选取以及神经网络算法的高效硬件设计是在资源有限的可穿戴设备中实现的关键。首先,本文提出了一个具有22个卷积层的1D U-net全卷积神经网络模型,该模型将高层次整体特征与低层次局部特征进行特征融合提高了网络分类准确度,可以对输入1024个采样点的ECG信号进行端到端像素级分类。其次,使用MIT-BIH心律失常数据库对网络进行训练与测试,对数据库中5种心拍类型的平均分类准确度达到95.55%。据此设计了一款专用于ECG自动分类的1D U-net加速器,该加速器以具有两级流水结构的Winograd快速卷积处理单元为基础,利用卷积过程中的并行展开和数据复用,组成了加速器中的卷积核心计算模块——3D处理单元阵列,提高了硬件效率和计算效率,然后对每一个卷积层中的数据进行动态精度调整提高了加速器的分类准确度。最后,使用Modelsim仿真工具对1D U-net加速器进行功能仿真,并在Zynq-7000So C平台上完成了原型验证。结果表明,本设计共消耗3835个LUT、47.5块BRAM、64个DSP以及2173个寄存器,在200MHz时钟频率下,完成一条ECG信号的推断需要383.89μs,硬件效率和计算效率分别能达到0.0256GOPS/Slice和123%,在可穿戴医疗领域具有较高的应用价值。
其他文献
压电陶瓷是可以将电能和机械能之间转换的功能材料,可被应用在通信、医疗、航空航天等各大领域。铅基压电陶瓷因其优异的性能而被广泛应用各类电子器件中,但是其含有的铅元素会给人类和环境造成严重危害。因此,开发无铅压电陶瓷来取代铅基陶瓷是一项迫在眉睫且意义重大的课题。铌酸钾钠（KNN）基陶瓷材料具有较好的综合性能,是目前最有希望替代铅基材料的体系之一。本文围绕KNN基陶瓷体系,系统研究了工艺优化、元素取代、
随着5G通讯技术的发展,通讯系统对小体积、轻质量、高性能的基站滤波器需求显著。传统的金属同轴腔体滤波器因其体积质量较大,难以满足5G基站的小型化、轻量化要求;陶瓷波导滤波器凭借其小体积、高Q值和良好的热稳定性,成为了当前5G基站滤波器的主流选择。因此对陶瓷波导滤波器的研究具有重要意义。本文主要研究了基于单腔单模、单腔多模的陶瓷波导滤波器,具体工作如下:首先对陶瓷波导谐振器和耦合结构展开设计,提出了
随着通信、雷达、高精度仪器仪表等电子设备系统的迅猛发展,这些高灵敏度系统对频率源的相位噪声指标要求越来越高。放大器作为重要的有源器件,在被用为振荡器中的保持放大器以及输出缓冲放大器时,其相位噪声会限制振荡器的相位噪声性能,因此低相位噪声放大器的相关设计研究具有较大的实用价值。本文基于低1/f噪声Si＿BJT构成的达林顿结构,设计了一款宽带高线性低相位噪声放大器。该放大器实现了100 MHz到1 G
随着电动汽车的迅速发展,高温（Ba,Pb）TiO3（BPT）热敏电阻广泛用于汽车热空调和水暖系统,而电动汽车的电池组工作电压普遍高于220 V,迫切需要研发具有高性能和高可靠性的自控温发热体。本文采用两步固相烧结法制备高居里点（约250℃）BPT热敏电阻,通过一系列掺杂剂对材料进行改性研究,得到了一批具有高性能和高可靠性的自控温发热体。本文利用0.42 at%的Nb2O5和0.04 mol%的Mn
窗口吸收体是由吸波层和透波层级联而成的有损耗频率选择表面（Frequency selective surface,FSS）结构。它在对天线系统通信频段内信号呈现透波的同时,能够吸收带外特定频段的探测来波,从而成为兼顾缩减单、双站雷达散射截面面积（Radar cross section,RCS）的有效途径。当前,面向在宽频段范围内实现天线系统全方位隐身的应用场景,窗口吸收体一方面需要满足宽带吸波的阻
圆极化天线具有良好的抗干扰特性,被广泛应用于卫星通信领域。Ka波段卫星通信具有系统容量大、可用频带宽、功耗低等优点,成为宽带卫星通信发展的方向。为了满足卫星通信系统对于小型化、宽频带和高增益天线的需求,本文基于高次模基片集成腔（Substrate Integrated Cavity,SIC）辐射结构,开展了Ka波段圆极化天线及圆极化滤波天线设计研究,论文具体工作如下:1.首先,简要介绍了本论文研究
近些年,随着信息技术的快速发展,物联网、自动驾驶以及元宇宙等概念的兴起,电子器件消耗全球能源资源的比例逐年增加,迫切需要一种能够满足降低电子器件功耗需求的多功能材料。多铁材料由于能够同时存在铁电性、铁磁性和铁弹性中两个或多个铁性序参量,被认为是最理想的多功能材料之一。基于应变调控的多铁复合结构在常温下具备显著的磁电耦合效应,在可穿戴柔性设备与信息存储计算等领域中有着广阔的应用前景,为物联网的发展提
自旋电子学器件在信息存储、逻辑计算、新型神经网络等方面具有突出应用前景。近十年来,重金属/铁磁（HM/FM）多层薄膜的自旋电子效应受到广泛关注。当HM/FM/HM多层膜中FM层上下表面结构非对称时,HM/FM界面处会产生界面Dzyaloshinskii–Moriya作用（DMI）,对磁畴壁运动产生重要影响。一般认为,厚度方向满足反演对称的HM/FM/HM多层膜不存在界面DMI,畴壁速度对外加面内纵
随着电力电子技术的发展,半导体功率器件逐渐朝向高频化的方向不断突破,GaN功率器件具有高频率、高功率、低功耗等特性,具有硅基功率器件不具备的优势,得到了广泛应用。然而高频开关过程中的电磁干扰（Electro Magnetic Interference,EMI）会对系统产生严重的影响,另一方面,高速开关也使得开关损耗成为总体损耗中不可忽略的一部分。如何在极短的开关时间内实时调整驱动电流,在抑制电磁干
物联网的发展催生多种新型应用,其中无线微型传感器是应用最为广泛的物联网核心器件,而能量采集供电是此类器件增长续航能力的可行解决方案之一。电压基准源作为模拟电路的关键模块,能量采集供电对其提出了纳瓦级功耗的性能要求。本课题聚焦研究面向能量采集传感器的纳瓦级低电压基准源设计。本文对纳瓦级低电压基准源文献进行调研,发现现有亚阈值CMOS电压基准源因受到漏端引入势垒降低效应（Drain Induced B