用于多普勒雷达生命体征监测方法研究的胸腔运动模拟系统

发布时间：2021-09-02 08:18

　　呼吸和心跳是人重要的生命体征,基于连续波多普勒雷达监测生命体征是非接触式监测的研究热点,为了解决在研究过程中呼吸、心跳体征基准信号难以获得的问题,设计了一种使用步进电机水平运动模拟胸腔运动的胸腔运动模拟系统用来测试多普勒雷达生命体征提取方法的性能。重点介绍了胸腔运动模拟系统和24GHz连续波多普勒雷达信号采集模块的软硬件设计,并且使用复信号解调、反正切解调和参数化方法等生命体征提取方法对雷达采集的数据进行了测试,实验结果表明该模拟系统能有效评估上述方法的有效性。 

【文章来源】：自动化应用. 2020,(04)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

雷达I通道的信号调理电路原理图

本文设计了一种胸腔运动模拟和雷达信号采集系统，用于多普勒雷达生命特征方法性能测试，并使用复信号解调、反正切解调和参数化解调等方法对系统采集的雷达信号进行生命体征提取。从实验结果可以看出，本文设计的胸腔运动模拟和雷达信号采集系统可以模拟胸腔正弦运动，复信号解调方法只能得到呼吸频率，反正切解调方法可以较准确地还原胸腔微动信号的位移信息以及呼吸、心跳的频率和振幅，而参数化解调方法在提取呼吸频率时效性和准确性能达到较好的平衡，心跳频率的准确性不如反正切解调方法。本模拟系统为我们下一步基于多普勒雷达的生命体征监测方法研究奠定了基础。

胸腔运动模拟模块由线性滑台模组、步进电机、步进电机驱动器及相应的开关电源组成。线性滑台模组采用SGX1204-100滚珠丝杆直线精密导轨滑台，螺距（滚珠丝杆转动一圈滑块移动的距离）4mm，有效行程100mm，满足胸腔运动距离的模拟要求。步进电机采用57×76两相步进电机，步矩角1.8°，转矩1.5N·m，带负载最快转速600rpm（对应滑台运动速度40mm/s），满足胸腔运动速度的模拟要求；步进电机通过法兰片安装于滑台模组的侧边，其输出轴通过联轴器与滑台模组的滚珠丝杆连接，以将电机转动转换成滑块的直线运动。步进电机由DM542数字步进电机驱动器控制，驱动器微步细分设定为1 600步数/转，每步对应滑台的直线移动距离（分辨率）为4mm/1 600=0.002 5mm；驱动器提供两个输入端口分别控制步进电机的转动方向和转动角度，相应地，嵌入式微控制器给这两个端口输入方向控制电平和步数控制脉冲实现滑台移动方向、移动距离、移动速度的控制；驱动器采用24V开关电源供电。图2 雷达I通道的信号调理电路原理图

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于24GHz多普勒雷达的非接触呼吸监测系统设计[J]. 高冬冬,徐玉.  自动化应用. 2019(02)



本文编号：3378671