一种基于毫米波雷达多传感器融合技术的生命体征监测

许仕林

【关键词】老龄化;安全看护;无感远距离监测

传统的独居及空巢老人看护，是通过配备专业的人员定期查看，以及让老人穿戴心率设备，来实时监测老人心率和运动等，以此确定老人是否存在生命体征。但实际情况是，由于部分老人对新事物有一定排斥，很多时候没有穿戴手表，导致大部分时间是无法确定其是否存在生命体征。毫米波设备是固定在老人活动的场所的墙面，通过反射毫米波来检测心率和呼吸，以确定老人是否安全，不会给老人增加负担。

一、系统工作原理

整个系统包含雷达传感器，红外传感器，多普勒传感器，可见光传感器，声音传感器，将生命体征传感器安装在床头或者居家厕所，正面对着被测人员，距离在1m-3.5m，传感器角度为上下70度、左右160度扇形区域。当传感器检测到前面有人时，各个传感器会采集对应的波形，通过反射波形来确定人员是否在远距离移动，及其呼吸、心率等，同时可以根据开关灯状况和声音做多维度分析人员的生命体征是否存在。同时将数据实时上传至服务器，通过互联网显示在手机上。

二、生命体征计算

毫米波雷达多传感器融合技术的生命体征监测，采用单点CW毫米波雷达，将采集的中频信号进行分离，再将信号进行滤波，把滤波好的信号与各个传感器进行融合。由于需要根据不同的环境和特定反射波来计算生命体征，所以我们需要同时提取最少2-3个传感器的信号[1]。

图1中的A区域为距离信号和人员运动信号，B区域为静止时的呼吸信号，C区域是静止时候的小幅度运作，D区域峰值为呼吸。

原始的多普勒信号是包含杂波，需要滤波处理得到我们想要的多普勒信号。

信号包含黑体辐射信息，是由红外的多个频谱组成，当有人在前面活動时，频谱会发生从大到小的变化，通过提取变化信号，与毫米波配合分析，距离温度移动速度等[2]。

我们通过毫米波和多普勒，红外传感器信号，将各个传感器进行融合除去干扰，将信号进行分类，分为运动时间、静止时间、呼吸时间和睡眠时间。把这些信号特征提取后，进行呼吸结果计算。

这些信号结果将会实时发送到服务器，服务器再把其他的环境亮度，声音，温湿度等，通过AI学习的结果发送到手机，来达到看护人员全天24小时监测老人生命体征的目的[3]。

三、结论

基于毫米波雷达多传感器融合技术的生命体征监测，有着无感远距离的优势。通过传感器融合技术，不需要随身佩戴，安装在特定位置即可，减少了老人对新事物排斥的因素，且手机终端软件有报警及预警提示，老人的子女或其他亲人可随时了解其身体状况。该设备为非影像监测，在保护老人隐私方面有着极高的评价。