基于24GHz多普勒雷达的非接触式呼吸监测系统设计

来源 :温州大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:tanwenbin89
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基于非接触多普勒雷达的生命信号检测技术具有非接触、远距离、穿透性等特点,可以广泛应用到日常的家庭监测、医疗监测、灾难救援搜寻、特殊人群监护等场景。本文设计了一款基于24GHz多普勒雷达的非接触式呼吸监测系统。该系统关键和难点是从带有较强噪声干扰的雷达回波信号提取出呼吸信号。本文在给出24GHz多普勒雷达的非接触式呼吸监测系统的数据采集硬件设计的基础上,利用最小二乘椭圆拟合算法校正雷达数据并通过基于胸腔运动速率的解调方法有效避免相位的解缠问题。真实环境下的实验结果表明,该系统能以非接触地方式精确地测量呼吸频率,并且不影响睡眠的舒适性,十分适用于日常生活中的睡眠呼吸监测。针对24GHz多普勒雷达的非接触呼吸监测系统的设计,本文的工作主要包括以下几个方面:(1)设计非接触式多普勒雷达呼吸监测的硬件系统,为后续的数据采集做基础铺垫。(2)设计非接触式多普勒雷达呼吸监测所需的数据采集软件系统,即将多普勒雷达采集的数据发送到PC端进行存储与处理,进而为后续的数据处理做准备。(3)设计一种基于温度传感器的接触式呼吸检测智能口罩系统,作为本文的参照系统,用来验证非接触式呼吸监测系统的有效性。(4)实现非接触式呼吸监测系统的呼吸检测算法,最终完成实际呼吸频率的准确提取。不同于现有他人工作所采用的基于理论仿真的验证方法,本文采用真实采集的数据进行实验验证,实验结果表明本系统可以精确地对呼吸频率进行检测,平均绝对误差低至0.33bpm,满足家庭日常呼吸检测的要求。然而目前大多数文章都是做一些理论仿真,当应用到实际应用场景的时候,准确率大大降低;而本文则是针对实际应用场景对呼吸频率进行准确地提取,因此设计完成该呼吸监测系统具有十分重要的现实意义。
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