呼吸和心跳是人重要的生命體征,基于連續(xù)波多普勒雷達(dá)監(jiān)測(cè)生命體征是非接觸式監(jiān)測(cè)的研究熱點(diǎn),為了解決在研究過程中呼吸、心跳體征基準(zhǔn)信號(hào)難以獲得的問題,設(shè)計(jì)了一種使用步進(jìn)電機(jī)水平運(yùn)動(dòng)模擬胸腔運(yùn)動(dòng)的胸腔運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)用來(lái)測(cè)試多普勒雷達(dá)生命體征提取方法的性能。重點(diǎn)介紹了胸腔運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)和24GHz連續(xù)波多普勒雷達(dá)信號(hào)采集模塊的軟硬件設(shè)計(jì),并且使用復(fù)信號(hào)解調(diào)、反正切解調(diào)和參數(shù)化方法等生命體征提取方法對(duì)雷達(dá)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該模擬系統(tǒng)能有效評(píng)估上述方法的有效性。 

【文章來(lái)源】：自動(dòng)化應(yīng)用. 2020,(04)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

雷達(dá)I通道的信號(hào)調(diào)理電路原理圖

本文設(shè)計(jì)了一種胸腔運(yùn)動(dòng)模擬和雷達(dá)信號(hào)采集系統(tǒng)，用于多普勒雷達(dá)生命特征方法性能測(cè)試，并使用復(fù)信號(hào)解調(diào)、反正切解調(diào)和參數(shù)化解調(diào)等方法對(duì)系統(tǒng)采集的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行生命體征提取。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文設(shè)計(jì)的胸腔運(yùn)動(dòng)模擬和雷達(dá)信號(hào)采集系統(tǒng)可以模擬胸腔正弦運(yùn)動(dòng)，復(fù)信號(hào)解調(diào)方法只能得到呼吸頻率，反正切解調(diào)方法可以較準(zhǔn)確地還原胸腔微動(dòng)信號(hào)的位移信息以及呼吸、心跳的頻率和振幅，而參數(shù)化解調(diào)方法在提取呼吸頻率時(shí)效性和準(zhǔn)確性能達(dá)到較好的平衡，心跳頻率的準(zhǔn)確性不如反正切解調(diào)方法。本模擬系統(tǒng)為我們下一步基于多普勒雷達(dá)的生命體征監(jiān)測(cè)方法研究奠定了基礎(chǔ)。

胸腔運(yùn)動(dòng)模擬模塊由線性滑臺(tái)模組、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及相應(yīng)的開關(guān)電源組成。線性滑臺(tái)模組采用SGX1204-100滾珠絲桿直線精密導(dǎo)軌滑臺(tái)，螺距（滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)一圈滑塊移動(dòng)的距離）4mm，有效行程100mm，滿足胸腔運(yùn)動(dòng)距離的模擬要求。步進(jìn)電機(jī)采用57×76兩相步進(jìn)電機(jī)，步矩角1.8°，轉(zhuǎn)矩1.5N·m，帶負(fù)載最快轉(zhuǎn)速600rpm（對(duì)應(yīng)滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度40mm/s），滿足胸腔運(yùn)動(dòng)速度的模擬要求；步進(jìn)電機(jī)通過法蘭片安裝于滑臺(tái)模組的側(cè)邊，其輸出軸通過聯(lián)軸器與滑臺(tái)模組的滾珠絲桿連接，以將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成滑塊的直線運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)由DM542數(shù)字步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制，驅(qū)動(dòng)器微步細(xì)分設(shè)定為1 600步數(shù)/轉(zhuǎn)，每步對(duì)應(yīng)滑臺(tái)的直線移動(dòng)距離（分辨率）為4mm/1 600=0.002 5mm；驅(qū)動(dòng)器提供兩個(gè)輸入端口分別控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)角度，相應(yīng)地，嵌入式微控制器給這兩個(gè)端口輸入方向控制電平和步數(shù)控制脈沖實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)移動(dòng)方向、移動(dòng)距離、移動(dòng)速度的控制；驅(qū)動(dòng)器采用24V開關(guān)電源供電。圖2 雷達(dá)I通道的信號(hào)調(diào)理電路原理圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于24GHz多普勒雷達(dá)的非接觸呼吸監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 高冬冬,徐玉.  自動(dòng)化應(yīng)用. 2019(02)



本文編號(hào)：3378671