Detection of vital signs based on millimeter wave radar.pdf

资源内容介绍

毫米波雷达在生物特征检测方面的应用已经受到了广泛关注，特别是在健康监测领域。传统健康监测方法虽然准确性较高，但它们在非接触式和非侵入性监测方面具有局限性。为了克服这些限制，本文提出了一种基于频率调制连续波（FMCW）毫米波雷达的非接触式生物特征监测方法，命名为毫米波雷达生命体征监测系统（MRVS），以增强便利性和准确性。该方法包括三个步骤：信号处理、分解和重建。使用毫米波雷达检测胸部运动，提取呼吸和心跳信号。然后，结合信号叠加和相位差技术有效地消除了静态杂波和呼吸谐波干扰，增强了信号。接下来，使用离散小波变换（DWT）进一步抑制杂波和噪声，进行信号分解。重建模块采用自适应卡尔曼滤波器（AKF）结合平方根归一化进行准确的心率估计。实验结果显示，该方法在不同距离、角度和姿态下实现了低于7%的估计误差率，显示了高准确性和鲁棒性，为非接触式生命体征监测提供了一个新的解决方案。随着社会的发展和对健康关注的增加，监测人类生命体征已经成为医疗领域的一个紧迫问题。传统健康监测方法主要依赖于可穿戴设备，如呼吸带和心电传感器。虽然这些方法提供了相对准确的结果，但它们在非接触式和非侵入性监测方面有一定的局限性。为了解决这些局限性，近年来，非接触式生命体征监测技术越来越受到研究人员的关注。现有的生命体征监测方法利用计算机视觉、声学信号和射频（RF）信号。在这些技术中，毫米波雷达技术显示出了其独特的优势。毫米波雷达具有高精度和高分辨率的特点，能够穿透衣物甚至薄的非导电材料，因此它能够实现非接触式的监测，同时保持了极高的精确度。毫米波雷达生命体征监测技术的关键在于能够从接收到的信号中分离出呼吸和心跳信号，并且有效消除环境因素和运动带来的干扰。毫米波雷达生命体征监测系统（MRVS）采用了一系列先进的信号处理技术，包括信号叠加、相位差技术、离散小波变换和自适应卡尔曼滤波器等。这些技术的使用使得毫米波雷达能够更准确地检测和估计生命体征，包括呼吸频率和心率。在不同的监测距离、角度和姿态下，MRVS都展现了稳定的性能，误差率保持在较低水平。毫米波雷达生命体征监测技术的应用前景非常广阔。它可以广泛应用于医院、养老院、健身房、家庭监测以及智能穿戴设备中。特别是在当前新冠疫情期间，这种无需接触的监测技术对于降低交叉感染的风险具有极大的优势。此外，它还可以用于交通执法、公共安全监控等领域，对于提高监测效率和精度都有重要的意义。毫米波雷达监测方法的提出，不仅提高了生命体征监测的便利性和准确性，同时也展示了科研人员在健康监测领域的创新和突破。它证明了毫米波雷达技术在现代医疗监测中的实用价值，为未来医疗技术的发展提供了一种新的思路。随着技术的不断发展和完善，毫米波雷达生命体征监测技术有望在未来的健康监测中发挥更加重要的作用。