非接触式生命体征检测装置的设计 被引量：1

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作者 庄超活 陈军波 陈心浩 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期156-162,共7页

为解决临床医学、急救或居家养老等应用场景中无法直接使用传统穿戴式监测仪器实时监测人体生命体征的问题,设计了一种基于多普勒雷达的非接触式生命体征检测装置,该装置通过STM32F429IGT6控制器从多普勒雷达检测的信号中实时提取人体... 为解决临床医学、急救或居家养老等应用场景中无法直接使用传统穿戴式监测仪器实时监测人体生命体征的问题,设计了一种基于多普勒雷达的非接触式生命体征检测装置,该装置通过STM32F429IGT6控制器从多普勒雷达检测的信号中实时提取人体呼吸和心跳信号。其硬件主要由微控制器、多普勒雷达传感器信号放大电路、滤波器、电平抬升电路等部分组成,系统通过IIR带通滤波实现呼吸和心跳信号分离与提取,使用FFT对分离的呼吸和心跳信号进行实时频谱分析,计算并显示呼吸和心跳次数。实验测试结果表明,该装置能有效实时检测人体的呼吸和心跳次数,实现2 m范围内的非接触式人体生命体征检测,心跳次数最大均值误差为9.14%,呼吸次数最大均值误差为4.7%。 展开更多

关键词 生命体征检测 非接触 多普勒雷达 信号分离

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用于非接触式生命体征检测的雷达技术研究进展 被引量：7

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作者 张宁 李宏军 +2 位作者 于江涛 王胜福 张韶华 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第1期1-9,17,共10页

通过生命体征判断人体健康状况是医学中重要的诊断手段。基于雷达传感器实现精确的非接触式生命体征检测,可以弥补传统的接触式医疗设备的缺点,并推动医疗保健系统向更便捷、更精确、更智能化的方向迈进。总结了雷达传感系统在生命体征... 通过生命体征判断人体健康状况是医学中重要的诊断手段。基于雷达传感器实现精确的非接触式生命体征检测,可以弥补传统的接触式医疗设备的缺点,并推动医疗保健系统向更便捷、更精确、更智能化的方向迈进。总结了雷达传感系统在生命体征信号检测应用中的研究进展,详细讨论了与系统相关的硬件架构和信号处理技术的发展。研究发现,发展高精度、高灵敏度及小型化的雷达是目前该领域的研究方向,而获取高精度的呼吸信号和心跳信号意味着要实现更高的工作频率、更严谨的硬件架构和更复杂的信号处理算法。最后,总结并探讨了毫米波雷达传感系统在非接触式生命体征检测应用中面临的挑战及未来的发展方向。 展开更多

关键词 非接触式检测 生命体征检测 传感系统 呼吸信号和心跳信号 毫米波雷达

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U-Sodar:基于超声波雷达的非接触生命体征检测技术

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作者 黄帅铭 朱晓华 +2 位作者 王武斌 赵恒 洪弘 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期168-188,共21页

全球老龄化趋势日益加剧,健康生活理念深入人心,居民对居家健康监测的需求也随之而来。为了减少健康监测对日常活动的影响,非接触式监测系统的需求量激增。然而,目前主流的检测方法存在隐私信任度低、电磁兼容性差和制造成本高等问题。... 全球老龄化趋势日益加剧,健康生活理念深入人心,居民对居家健康监测的需求也随之而来。为了减少健康监测对日常活动的影响,非接触式监测系统的需求量激增。然而,目前主流的检测方法存在隐私信任度低、电磁兼容性差和制造成本高等问题。对此,该文提出一种基于超声波雷达的非接触式生命体征信号测量系统——USodar,包括一套基于3发4收MIMO架构的硬件和一套信号处理算法。其中U-Sodar本振采用分频技术,相位噪声低,检测精度高;接收机采用前端直接采样技术,在简化结构的同时有效减少外部噪声;发射采用可调PWM直接驱动,可发射多种超声波形,具备软件定义超声波系统特性。U-Sodar的信号处理算法采用信号弦长的图处理技术,利用图片滤波后重构的方法可在5 dB信噪比下实现信号相位的准确恢复。试验测试了U-Sodar系统的抗干扰性能与穿透性能,证明了超声穿透是依赖材料孔隙而非跨介质振动传导。并推导了给定信噪比与正确解调概率下的最小可测量位移。实际生命体征信号测量实验中,U-Sodar可分别在3.0 m和1.5 m距离内实现呼吸率和心率的准确测量,在1.0 m内可测得心跳波形。实验结果证明了U-Sodar超声波雷达在非接触式生命体征检测应用中的可行性及发展潜力。 展开更多

关键词 非接触检测 生命体征信号检测 连续波雷达 超声波 U-Sodar

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基于热成像技术的非接触式生命体征测量方法 被引量：3

4

作者 李牧 吴彤 田哲嘉 《红外技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期428-436,共9页

针对目前临床上监测生命体征设备的不便携带、接触人体等问题实现了一种将红外热成像仪作为信息采集设备,通过分析人体面部血管模型及鼻孔位置温差变化得到心率值和呼吸信息的方法。首先对获取的热像图序列提取前景目标以缩短在整幅图... 针对目前临床上监测生命体征设备的不便携带、接触人体等问题实现了一种将红外热成像仪作为信息采集设备,通过分析人体面部血管模型及鼻孔位置温差变化得到心率值和呼吸信息的方法。首先对获取的热像图序列提取前景目标以缩短在整幅图像中进行人脸检测的时间,再利用各向异性扩散滤波法增强感兴趣区域内血管位置的对比度,并利用形态学处理获得人脸血管部位的灰度均值形成初始心率信号。最终通过趋势消除、小波阈值去噪方法去除时间序列中的趋势项和随机噪声获取最终的心率波形图和动态心率、呼吸值。与医院专用设备对比试验得出该方法可控制心率误差小于4%,平均的均值误差为|d|=0.718次/min。呼吸误差在1次/min内,具有较高的准确性和鲁棒性,能够满足实际需求。 展开更多

关键词 生命体征 热成像 人脸检测 小波阈值去噪 图像处理 非接触式检测

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基于FMCW雷达的多目标生命体征信号检测 被引量：6

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作者 潘良 刘康 张远辉 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期112-120,共9页

应用雷达在复杂场景下检测生命体征时,为了解决现有的多人体目标检测和干扰滤除以及心跳信号干扰滤除的问题,提出了一种应用调频连续波(FMCW)雷达检测多目标生命体征信号的方法。首先,介绍了雷达检测原理与信号模型,阐述了整个雷达信号... 应用雷达在复杂场景下检测生命体征时,为了解决现有的多人体目标检测和干扰滤除以及心跳信号干扰滤除的问题,提出了一种应用调频连续波(FMCW)雷达检测多目标生命体征信号的方法。首先,介绍了雷达检测原理与信号模型,阐述了整个雷达信号的处理流程,即多目标距离单元检测、相位提取、生命体征信号提取。其中在多目标距离检测过程中,提出1种改进的单元平均恒虚警率(CA-CFAR)算法,该方法具有自适应检测门限特点的同时,解决了传统CA-CFAR算法目标附近距离门重复检测的问题,实现多目标检测;在生命体征信号提取过程中,运用自动多尺度峰值检测(AMPD)算法估计呼吸率与心率,过滤无效的波峰干扰,提高对心跳检测的鲁棒性。最后,通过多组测试,相较于常用的频谱分析估算方法,呼吸速率和心率检测的平均误差率分别降低了3.67%和3.31%,验证了所提方法的可行性和准确性。 展开更多

关键词 生命体征检测 非接触测量 调频连续波雷达 自动多尺度峰值检测 心率 呼吸速率

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智能非接触式生命体征监测器面世

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《中国心血管杂志》 2017年第5期I0003-I0003,共1页

台湾一家研究机构和ECLAT Textiles公司合作完成了生命体征监测器iSmartweaR的设计和制造，其主要特点是无接触、服装设计且在追踪心率和呼吸频率时不受移动限制。通过以上两项数据，让使用者可以了解自己的体力活动、睡眠质量和情绪状态.

关键词 生命体征 监测器 非接触式 服装设计 研究机构 呼吸频率 体力活动 情绪状态

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基于WA-EMD算法的脉冲式超宽带雷达多目标生命体征检测 被引量：14

7

作者 唐良勇 赵恒 张亚菊 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期198-206,共9页

针对脉冲式超宽带雷达的非接触式生命体征检测系统中多目标生命体征难以准确识别和分离的问题,该文提出一种基于窗平均经验模式分解(WA-EMD)的高分辨多目标生命体征分离和提取算法。WA-EMD算法利用加窗的方法来计算局部平均值,具有良好... 针对脉冲式超宽带雷达的非接触式生命体征检测系统中多目标生命体征难以准确识别和分离的问题,该文提出一种基于窗平均经验模式分解(WA-EMD)的高分辨多目标生命体征分离和提取算法。WA-EMD算法利用加窗的方法来计算局部平均值,具有良好的抗模态混叠和抗噪声性能,能够准确地分离出不同人体目标的呼吸信号,实现同一距离门中多目标的有效检测。利用Hilbert变换获得呼吸信号的时变频率。仿真实验和雷达实测结果表明,该文提出的算法能够准确有效地实现同一距离门中多目标的生命体征的准确识别和分离,可计算实时的呼吸速率。 展开更多

关键词 超宽带雷达 窗平均经验模式分解法 时频分析 非接触式生命体征检测

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基于时变滤波经验模态分解的非接触式心率变异性估计方法 被引量：2

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作者 马骁 卢晓光 +2 位作者 张喆 索晨淏 杨磊 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2024年第4期1009-1019,共11页

民航从业人员的身体健康状况是影响航空安全的重要因素,其中呼吸和心跳是极其重要的健康状况表征。为解决接触式或穿戴式测量系统对人员工作时的局限与影响,可采用线性调频连续波(Frequency-modulated continuous wave,FMCW)雷达达到非... 民航从业人员的身体健康状况是影响航空安全的重要因素,其中呼吸和心跳是极其重要的健康状况表征。为解决接触式或穿戴式测量系统对人员工作时的局限与影响,可采用线性调频连续波(Frequency-modulated continuous wave,FMCW)雷达达到非接触式测量的目的。由于生命体征信号具有时变、非平稳的特点,针对经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)在信号分解中存在模态混叠现象的问题,使用时变滤波经验模态分解(Time varying filtering based on EMD,TVF-EMD)自适应信号的局部截止频率,可有效提高信号分离性能,解决模态混叠问题。利用TVF-EMD分解出的本征模态函数(Intrinsic mode functions,IMF)分量重构心跳对应的时域信号,估计心跳信号的频率和心跳节拍间隔(Inter-beat interval,IBI),进一步对心率变异性(Heart rate variability,HRV)相关指标进行估计。仿真实验与实测数据处理结果表明,TVF-EMD可从毫米波雷达测量信号中有效分离出呼吸与心跳信号。同时,从模态混叠程度及信号分离性能两方面对TVF-EMD与EMD方法分解效果进行了仿真分析,结果表明TVF-EMD能够有效解决模态混叠问题。因此,TVF-EMD方法能够准确有效地从毫米波雷达测量信号中提取生命体征信息,为IBI估计和HRV分析提供准确的时域信息,具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 非接触测量 毫米波雷达 生命体征检测 时变滤波经验模态分解 心率变异性

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基于微多普勒雷达的生命体征检测系统设计 被引量：4

9

作者 崔畅 赵强 《控制工程》 CSCD 北大核心 2019年第1期105-107,共3页

针对在利用微多普勒雷达进行生命体征检测研究中存在的问题,设计了一种生物雷达探测系统,确定了雷达的工作模式和频率、射频收发电路及前期信号处理电路。研究了呼吸和心跳的微多普勒散射模型,并通过设计的雷达系统研究了各种人体心肺... 针对在利用微多普勒雷达进行生命体征检测研究中存在的问题,设计了一种生物雷达探测系统,确定了雷达的工作模式和频率、射频收发电路及前期信号处理电路。研究了呼吸和心跳的微多普勒散射模型,并通过设计的雷达系统研究了各种人体心肺活动。从频谱的实验结果中可以区分出心跳信号和呼吸信号,因此可以利用其频谱特点起到诊断目的。设计的雷达检测系统可以用来作为一种检测人体心肺活动的工具,也可以用作在地震废墟中、雪崩等情况下探测生命体征的传感器。 展开更多

关键词 微多普勒雷达 非接触式 生命体征 呼吸 心跳

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基于毫米波雷达的非接触式心电重构算法 被引量：1

10

作者 罗景雪 张远辉 +2 位作者 戴潇 付铎 刘康 《电信科学》 北大核心 2024年第11期50-65,共16页

近年来,毫米波雷达信号在医疗监测领域的应用日益广泛,实现雷达信号到心电信号的精准映射已成为满足日常持续性非接触心电监测需求的关键挑战。详细介绍了毫米波雷达信号处理流程,探索了雷达信号与心电信号的细粒度映射关系,引入基于卷... 近年来,毫米波雷达信号在医疗监测领域的应用日益广泛,实现雷达信号到心电信号的精准映射已成为满足日常持续性非接触心电监测需求的关键挑战。详细介绍了毫米波雷达信号处理流程,探索了雷达信号与心电信号的细粒度映射关系,引入基于卷积块注意力机制模块(convolutional block attention module,CBAM)的卷积自编码器(convolutional autoencoder,CAE)与双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)组合的CAE-BiLSTM深度学习网络,实现了雷达信号到心电图的非线性转换。实验结果表明,所提方法在形态学精度上的中位数为0.92,特征峰预测误差低于50 ms,显著增强了雷达信号与心电信号的映射关系,为非接触式心电信号的生成提供了新思路。 展开更多

关键词 毫米波雷达 非接触式 ECG 生命体征监测

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基于高频线性调频连续波的生命体征测量研究 被引量：8

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作者 王天润 苏中 刘宁 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期4292-4297,共6页

针对接触式、穿戴式的生命体征测量工具本身固有的局限性和不便利性,和低频段毫米波精确度低的缺点,提出了基于高频线性调频连续波(Frequency-Modulated Continuous Wave,FMCW)的非接触式生命体征测量方法。通过对FMCW的发射波和接收波... 针对接触式、穿戴式的生命体征测量工具本身固有的局限性和不便利性,和低频段毫米波精确度低的缺点,提出了基于高频线性调频连续波(Frequency-Modulated Continuous Wave,FMCW)的非接触式生命体征测量方法。通过对FMCW的发射波和接收波进行混频处理,得到差频信号及其中心频率,由中心频率推导出目标的距离和速度信息。通过实验,与两款手环做心率检测对比,最大误差为6.7%,最大标准差为3.55277。对于不同衣着静止目标、相同衣着移动目标、不同衣着移动目标的最大误差分别为4.5%、7.2%、7.7%。 展开更多

关键词 毫米波雷达 非接触式 生命体征 线性调频连续波 高频段

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基于FMCW雷达的非接触式医疗健康监测技术综述 被引量：33

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作者 方震 简璞 +7 位作者 张浩 姚奕成 耿芳琳 刘畅宇 闫百驹 王鹏 杜利东 陈贤祥 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期499-516,共18页

非接触式的医疗健康监测系统解决了用户依从性问题,避免了佩戴电极、传感设备进行监测带来的不舒适感,更有助于将健康监测融入日常生活。非接触式监测手段具有持续地监测用户健康状况的潜力,能够在突发急性医疗事件出现时及时示警,且能... 非接触式的医疗健康监测系统解决了用户依从性问题,避免了佩戴电极、传感设备进行监测带来的不舒适感,更有助于将健康监测融入日常生活。非接触式监测手段具有持续地监测用户健康状况的潜力,能够在突发急性医疗事件出现时及时示警,且能够满足新生儿、烧伤患者、传染病患者等特殊人群的监测需求。调频连续波(FMCW)雷达能够同时捕获雷达视场内目标的距离、速度信息,可用于非接触式地监测用户的心率、呼吸率等生理体征及跌倒等行为动作,且从技术上易于单片集成,成本可控,因此在医疗健康监测领域有着重要的应用价值。该文首先阐述了将FMCW雷达应用于非接触式医疗健康监测技术的理论基础,然后系统性地归纳了该领域中的典型前沿应用,最后总结了基于FMCW雷达的医疗健康应用这一领域的研究现状及局限性,并对其应用前景与潜在的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 FMCW雷达 非接触式监测 生理体征监测 睡眠监测 跌倒检测

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二次谐波加权重构的77 GHz FMCW雷达心率监测方法 被引量：11

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作者 郑春弟 李刚 +1 位作者 陈荟慧 王爱国 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期173-180,共8页

针对呼吸及其谐波强干扰下的心率估计问题,提出了一种利用心跳二次谐波信号加权重构的心率监测方法,并运用77 GHz调频连续波雷达实现了心率的精准测量。在胸壁位移信号多分辨率分析的基础上,依据各层能量分布特性,对心跳二次谐波范围内... 针对呼吸及其谐波强干扰下的心率估计问题,提出了一种利用心跳二次谐波信号加权重构的心率监测方法,并运用77 GHz调频连续波雷达实现了心率的精准测量。在胸壁位移信号多分辨率分析的基础上,依据各层能量分布特性,对心跳二次谐波范围内的子频带进行加权处理,以凸显心跳二次谐波最可能出现的频率范围,这不仅避免了呼吸及其谐波的强干扰,而且也能避免谱峰估计中模型阶数选择难题。实测数据表明,提出的方法能在77 GHz FMCW雷达上实现高精度的心率监测。 展开更多

关键词 心率监测 生命体征监测 非接触式测量方法 频率估计 非接触式传感器

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