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基于距离抽头重构的生理雷达动态解调算法
1
作者
刘畅宇
张浩
+6 位作者
耿芳琳
白忠瑞
王鹏
李振锋
杜利东
陈贤祥
方震
《雷达学报(中英文)》
北大核心
2025年第1期135-150,共16页
在无感雷达体征监测中,与连续波(CW)雷达相比,调频式雷达(如FMCW和UWB)能实现对目标与杂波在距离上的有效区分。通过距离傅里叶变换,可以从不同距离区间提取出准静态目标的心跳和呼吸信号,从而提高监测精度。在已有研究中被广泛使用的...
在无感雷达体征监测中,与连续波(CW)雷达相比,调频式雷达(如FMCW和UWB)能实现对目标与杂波在距离上的有效区分。通过距离傅里叶变换,可以从不同距离区间提取出准静态目标的心跳和呼吸信号,从而提高监测精度。在已有研究中被广泛使用的距离快速傅里叶变换(FFT)存在一些缺陷:首先,当受试者的呼吸幅度过大,胸腔反射面可能会跨越距离仓的边界,从而影响信号的完整性。其次,受试者的呼吸运动会对生理信号造成幅度上的调制,不利于体征信号的波形恢复。基于上述原因该文提出了基于距离抽头重构和动态解调的算法架构,针对上述两种情况,在仿真和实验中对算法性能进行了评估。仿真分析表明发生跨距离仓的信号经过所提出算法处理后,信噪比(SNR)提升了17±5 dB。此外,实验通过获取8名受试者的多普勒心跳图(DHD)信号,定量分析了DHD信号与心冲击图(BCG)的一致性,DHD信号中心跳间隔相对于BCG信号的心跳间隔的均方根误差(RMSE)为21.58±13.26 ms(3.40%±2.08%)。
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关键词
毫米波无线电
无线传感
心率监测
非接触式传感
调频连续波
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职称材料
基于FMCW雷达的非接触式医疗健康监测技术综述
被引量：
28
2
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。
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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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职称材料
题名
基于距离抽头重构的生理雷达动态解调算法
1
作者
刘畅宇
张浩
耿芳琳
白忠瑞
王鹏
李振锋
杜利东
陈贤祥
方震
机构
中国
科学院
空天信息
创新
研究院
中国
科学院
大学电子电气与通信工程
学院
中国医学科学院个性化呼吸慢病管理创新单元
上海交通大学电子信息与电气工程
学院
出处
《雷达学报(中英文)》
北大核心
2025年第1期135-150,共16页
基金
国家自然科学基金(62331025,U21A20447,62071451)
国家重点研发计划项目(2021YFC3002204)
中国医学科学院医学科学创新基金(2019-I2M-5-019)。
文摘
在无感雷达体征监测中,与连续波(CW)雷达相比,调频式雷达(如FMCW和UWB)能实现对目标与杂波在距离上的有效区分。通过距离傅里叶变换,可以从不同距离区间提取出准静态目标的心跳和呼吸信号,从而提高监测精度。在已有研究中被广泛使用的距离快速傅里叶变换(FFT)存在一些缺陷:首先,当受试者的呼吸幅度过大,胸腔反射面可能会跨越距离仓的边界,从而影响信号的完整性。其次,受试者的呼吸运动会对生理信号造成幅度上的调制,不利于体征信号的波形恢复。基于上述原因该文提出了基于距离抽头重构和动态解调的算法架构,针对上述两种情况,在仿真和实验中对算法性能进行了评估。仿真分析表明发生跨距离仓的信号经过所提出算法处理后,信噪比(SNR)提升了17±5 dB。此外,实验通过获取8名受试者的多普勒心跳图(DHD)信号,定量分析了DHD信号与心冲击图(BCG)的一致性,DHD信号中心跳间隔相对于BCG信号的心跳间隔的均方根误差(RMSE)为21.58±13.26 ms(3.40%±2.08%)。
关键词
毫米波无线电
无线传感
心率监测
非接触式传感
调频连续波
Keywords
Millimeter-wave radio
Wireless sensing
Heart rate monitoring
Non-contact sensing
Frequency Modulated Continuous Wave(FMCW)
分类号
TN95 [电子电信—信号与信息处理]
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
基于FMCW雷达的非接触式医疗健康监测技术综述
被引量：
28
2
作者
方震
简璞
张浩
姚奕成
耿芳琳
刘畅宇
闫百驹
王鹏
杜利东
陈贤祥
机构
中国
科学院
空天信息
创新
研究院
中国
科学院
大学电子电气与通信工程
学院
上海交通大学电子信息与电气工程
学院
中国医学科学院个性化呼吸慢病管理创新单元
出处
《雷达学报（中英文）》
EI
CSCD
北大核心
2022年第3期499-516,共18页
基金
国家重点研发计划(2020YFC1512304,2020YFC2003703)
中国医学科学院医学与健康科技创新工程项目(2019-I2M-5-019)。
文摘
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。
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
Keywords
FMCW radar
Contactless monitoring
Vital sign
Sleep monitoring
Falling detection
分类号
TN95 [电子电信—信号与信息处理]
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于距离抽头重构的生理雷达动态解调算法
刘畅宇
张浩
耿芳琳
白忠瑞
王鹏
李振锋
杜利东
陈贤祥
方震
《雷达学报(中英文)》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于FMCW雷达的非接触式医疗健康监测技术综述
方震
简璞
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
28
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