一種基于毫米波雷達(dá)多傳感器融合技術(shù)的生命體征監(jiān)測(cè)

許仕林

【關(guān)鍵詞】老齡化;安全看護(hù);無感遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)

傳統(tǒng)的獨(dú)居及空巢老人看護(hù)，是通過配備專業(yè)的人員定期查看，以及讓老人穿戴心率設(shè)備，來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老人心率和運(yùn)動(dòng)等，以此確定老人是否存在生命體征。但實(shí)際情況是，由于部分老人對(duì)新事物有一定排斥，很多時(shí)候沒有穿戴手表，導(dǎo)致大部分時(shí)間是無法確定其是否存在生命體征。毫米波設(shè)備是固定在老人活動(dòng)的場(chǎng)所的墻面，通過反射毫米波來檢測(cè)心率和呼吸，以確定老人是否安全，不會(huì)給老人增加負(fù)擔(dān)。

一、系統(tǒng)工作原理

整個(gè)系統(tǒng)包含雷達(dá)傳感器，紅外傳感器，多普勒傳感器，可見光傳感器，聲音傳感器，將生命體征傳感器安裝在床頭或者居家?guī)鎸?duì)著被測(cè)人員，距離在1m-3.5m，傳感器角度為上下70度、左右160度扇形區(qū)域。當(dāng)傳感器檢測(cè)到前面有人時(shí)，各個(gè)傳感器會(huì)采集對(duì)應(yīng)的波形，通過反射波形來確定人員是否在遠(yuǎn)距離移動(dòng)，及其呼吸、心率等，同時(shí)可以根據(jù)開關(guān)燈狀況和聲音做多維度分析人員的生命體征是否存在。同時(shí)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至服務(wù)器，通過互聯(lián)網(wǎng)顯示在手機(jī)上。

二、生命體征計(jì)算

毫米波雷達(dá)多傳感器融合技術(shù)的生命體征監(jiān)測(cè)，采用單點(diǎn)CW毫米波雷達(dá)，將采集的中頻信號(hào)進(jìn)行分離，再將信號(hào)進(jìn)行濾波，把濾波好的信號(hào)與各個(gè)傳感器進(jìn)行融合。由于需要根據(jù)不同的環(huán)境和特定反射波來計(jì)算生命體征，所以我們需要同時(shí)提取最少2-3個(gè)傳感器的信號(hào)[1]。

圖1中的A區(qū)域?yàn)榫嚯x信號(hào)和人員運(yùn)動(dòng)信號(hào)，B區(qū)域?yàn)殪o止時(shí)的呼吸信號(hào)，C區(qū)域是靜止時(shí)候的小幅度運(yùn)作，D區(qū)域峰值為呼吸。

原始的多普勒信號(hào)是包含雜波，需要濾波處理得到我們想要的多普勒信號(hào)。

信號(hào)包含黑體輻射信息，是由紅外的多個(gè)頻譜組成，當(dāng)有人在前面活動(dòng)時(shí)，頻譜會(huì)發(fā)生從大到小的變化，通過提取變化信號(hào)，與毫米波配合分析，距離溫度移動(dòng)速度等[2]。

我們通過毫米波和多普勒，紅外傳感器信號(hào)，將各個(gè)傳感器進(jìn)行融合除去干擾，將信號(hào)進(jìn)行分類，分為運(yùn)動(dòng)時(shí)間、靜止時(shí)間、呼吸時(shí)間和睡眠時(shí)間。把這些信號(hào)特征提取后，進(jìn)行呼吸結(jié)果計(jì)算。

這些信號(hào)結(jié)果將會(huì)實(shí)時(shí)發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器再把其他的環(huán)境亮度，聲音，溫濕度等，通過AI學(xué)習(xí)的結(jié)果發(fā)送到手機(jī)，來達(dá)到看護(hù)人員全天24小時(shí)監(jiān)測(cè)老人生命體征的目的[3]。

三、結(jié)論

基于毫米波雷達(dá)多傳感器融合技術(shù)的生命體征監(jiān)測(cè)，有著無感遠(yuǎn)距離的優(yōu)勢(shì)。通過傳感器融合技術(shù)，不需要隨身佩戴，安裝在特定位置即可，減少了老人對(duì)新事物排斥的因素，且手機(jī)終端軟件有報(bào)警及預(yù)警提示，老人的子女或其他親人可隨時(shí)了解其身體狀況。該設(shè)備為非影像監(jiān)測(cè)，在保護(hù)老人隱私方面有著極高的評(píng)價(jià)。