一种具有毫米运动检测能力的新型FMCW雷达系统,适用于心肺呼吸系统监测

科学领域:

• 电气工程 电气工程
• 生物医学工程 生物医学工程
• 信号处理 信号处理

背景情况:

• 频调制连续波 (FMCW) 雷达被广泛用于目标检测.
• 传统的FMCW雷达通常需要复杂的同步,并且对寄生性合敏感,限制了其设计和应用.
• 精确检测微动作,例如来自人类生命体征的微动作,对于传统的雷达系统来说是一个重大挑战.

研究的目的:

• 为FMCW雷达引入一种新的调制方案,能够在毫米级检测目标运动.
• 通过消除同步约束和减少对内部寄生互联合的敏感性来简化设计的雷达系统的开发.
• 通过检测微妙的生理运动来实现生命体征的非接触式监测.

主要方法:

• 开发了一种新型的阴侧频率调制方案,作为传统三角形或牙声的替代方案.
• 拟议的雷达系统的设计是没有同步约束的,并且对寄生性互联合的敏感性较低.
• 使用24 GHz雷达系统进行了数值模拟和实验验证.

主要成果:

• 拟议的正弦模拟方案实现了毫米级目标运动检测能力.
• 雷达系统在没有特定的同步程序的情况下,即使在短距离内,也展示了准确的运动检测.
• 实验结果证实了调制方案适合监测微动作,可与生命活动期间的人类胸部运动相提并论.

结论:

• 开发的正弦频调制方案为FMCW雷达设计提供了一种简化但有效的方法.
• 雷达系统非常适合无接触式生命体征监测,包括心率和呼吸率.
• 这项技术为非侵入性生理监测应用提供了一个有希望的解决方案.