一種基于毫米波雷達多傳感器融合技術(shù)的生命體征監(jiān)測

許仕林

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

傳統(tǒng)的獨居及空巢老人看護，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，來實時監(jiān)測老人心率和運動等，以此確定老人是否存在生命體征。但實際情況是，由于部分老人對新事物有一定排斥，很多時候沒有穿戴手表，導(dǎo)致大部分時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的場所的墻面，通過反射毫米波來檢測心率和呼吸，以確定老人是否安全，不會給老人增加負(fù)擔(dān)。

一、系統(tǒng)工作原理

整個系統(tǒng)包含雷達傳感器，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χ粶y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)傳感器檢測到前面有人時，各個傳感器會采集對應(yīng)的波形，通過反射波形來確定人員是否在遠(yuǎn)距離移動，及其呼吸、心率等，同時可以根據(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。同時將數(shù)據(jù)實時上傳至服務(wù)器，通過互聯(lián)網(wǎng)顯示在手機上。

二、生命體征計算

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

圖1中的A區(qū)域為距離信號和人員運動信號，B區(qū)域為靜止時的呼吸信號，C區(qū)域是靜止時候的小幅度運作，D區(qū)域峰值為呼吸。

原始的多普勒信號是包含雜波，需要濾波處理得到我們想要的多普勒信號。

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

我們通過毫米波和多普勒，紅外傳感器信號，將各個傳感器進行融合除去干擾，將信號進行分類，分為運動時間、靜止時間、呼吸時間和睡眠時間。把這些信號特征提取后，進行呼吸結(jié)果計算。

這些信號結(jié)果將會實時發(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，來達到看護人員全天24小時監(jiān)測老人生命體征的目的[3]。

三、結(jié)論

基于毫米波雷達多傳感器融合技術(shù)的生命體征監(jiān)測，有著無感遠(yuǎn)距離的優(yōu)勢。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，減少了老人對新事物排斥的因素，且手機終端軟件有報警及預(yù)警提示，老人的子女或其他親人可隨時了解其身體狀況。該設(shè)備為非影像監(jiān)測，在保護老人隱私方面有著極高的評價。