冯静达，焦学军，李启杰，曹 勇，姜 劲，傅嘉豪，郭娅美，杨涵钧

（中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室，北京100094）

1 引言

心冲击（Ballistocardiography，BCG）信号由Gordon发现，Starr等［1］验证了BCG对肌肉收缩的敏感性及可反映心脏活动的特点。随着传感和测量技术的发展，压电薄膜、电阻应变式传感器、加速度传感器等被广泛应用于BCG信号采集［2］，使其测量精度不断提高。Inan［3］研究表明利用BCG信号进行心率测量和心率变异性分析的可靠性。与心电图（Electrocardiograph，ECG）相比，采集BCG信号无需使用电极，具有非接触式测量、监测成本低、检测方便快捷等优势。欧洲航天局（ESA）多次在抛物线飞行中采集BCG信号验证了失重条件下BCG采集的可行性［4］。通过穿戴式设备可以实现对航天员BCG信号的长时间连续低负荷采集，达到监测航天员生理参数，评价睡眠质量的目的。

呼吸波是一项反映人体生命体征的重要信号，无论使用何种传感器，原始信号中BCG和呼吸波总是叠加在一起，且呼吸信号幅值远大于BCG信号，是BCG信号最主要的干扰。滤除呼吸波的BCG信号采集电路通常使用2类方法：一类是直接采集混合信号后采取数字滤波的方法；第二类是在模拟电路中加入带通滤波器对呼吸波进行抑制。

第一类方法利用呼吸波（0.2～0.4 Hz）［6］和BCG（1～20 Hz）［7］信号频域分离的特点，通过数字信号处理将2种信号分离。张先文［8］、Daniel［9］和Brüser等［10］采取电荷灵敏前置放大器和主放大器两级放大方式，将混合信号放大至模数转换器（Analog to Digital Converter，ADC）的最佳采样幅值，进行模数转换，随后通过数字滤波器、小波变换等方法提取BCG信号。……