【摘 要】
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生命体征监测是保障人体健康的关键技术,呼吸和心跳作为人体健康的一个重要体征,对其进行长期监测成为了一个重要的研究方向。当前生命体征信号的监测方法一般分为基于可穿戴设备的接触式监测以及基于无线信号测量的非接触式监测。前者需要用户主动佩戴,不适用于家庭监测和长期监测;后者因信号衰减、传播多向性和波束定向性下降等问题仅能实现1-1.5m的较近范围内的心跳速率监测。为解决这一问题,本文提出了一个基于多通道
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生命体征监测是保障人体健康的关键技术,呼吸和心跳作为人体健康的一个重要体征,对其进行长期监测成为了一个重要的研究方向。当前生命体征信号的监测方法一般分为基于可穿戴设备的接触式监测以及基于无线信号测量的非接触式监测。前者需要用户主动佩戴,不适用于家庭监测和长期监测;后者因信号衰减、传播多向性和波束定向性下降等问题仅能实现1-1.5m的较近范围内的心跳速率监测。为解决这一问题,本文提出了一个基于多通道毫米波信号的远距离呼吸和心跳速率非接触式监测系统。在实现远距离呼吸和心跳速率监测时,对于毫米波信号在远距离传播时面临的能量大幅衰减和定向性下降这两大挑战,我们针对性的采用了多通道天线阵列增强有效信号的能量,并采用最小方差无畸变响应（MVDR）自适应的从多个信号源中准确定位到胸腔。随后采用主成分分析（PCA）提取胸腔运动的主成分,充分利用目标及目标周围的胸腔运动信息。最后采用基于相位斜率拟合的方式计算出呼吸速率,基于CNN的图像分割方法计算心跳速率。同时,我们对日常生活中坐、卧等不同静态姿态下的准确率进行评估。实验结果表明,我们在2.5m范围能达到呼吸速率的平均误差小于1BPM、心率的平均误差小于4BPM,监测距离和准确率均满足日常长期监控需求。
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