用非接触式FMCW雷达提取和验证生物机械步行参数
Linyu Wang1, Zhongfei Ni2, Binke Huang1
1School of Information and Communications Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|July 13, 2024
概括
一个77 GHz频率调制连续波 (FMCW) 雷达系统准确地测量了室内分析的关键步态参数. 这种非接触式技术在监测老年人方面显得有前途.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 信号处理 信号处理
- 运动科学 运动科学 运动科学
背景情况:
- 步态分析对于评估移动性和检测神经疾病至关重要.
- 传统的步态分析方法通常需要专门的设备和受控的环境.
- 非接触式方法是理想的,用于不引人注目的和持续的监测,特别是对于老年人.
研究的目的:
- 评估77 GHz频率调制连续波 (FMCW) 雷达系统用于提取生物机械步态参数的有效性.
- 为了验证雷达衍生步态参数的准确性,与黄金标准系统 (Qualisys) 相比.
- 评估FMCW雷达在室内环境中非接触式步态监测方面的潜力.
主要方法:
- 使用77 GHz FMCW雷达系统收集的原始雷达数据.
- 预处理数据以消除环境噪音并生成一个范围-速度-时间 (RVT) 数据立方体.
- 分开的干和脚信号提取六个步行参数:步行时间,步行时间,步行长度,步行长度,干速度和脚速度.
- 经过验证的雷达测量与来自Qualisys运动捕捉系统的并发数据相对应.
主要成果:
- FMCW雷达系统成功地提取了六个关键步态参数.
- 使用威尔科克森测试,ICC和布兰德-阿尔特曼图片的验证显示出高可靠性.
- 时间,距离和速度维度的平均误差分别低于0.004秒,0.002米和0.045米/秒.
- 在雷达和Qualisys测量之间观察到很高的相关性和一致性.
结论:
- 77 GHz FMCW 雷达系统提供准确可靠的生物机械步态参数提取.
- 这种非接触式技术为步态监测和分析提供了有前途的解决方案,特别是对于家庭环境中的老年人来说.
- 该系统在没有专门标记器的室内场景中运行的能力提高了其实际适用性.
