非接触式生命体征监测雷达及其生理信息处理与辨识技术研究

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非接触式生命体征监测雷达技术作为生物医学传感领域与现代雷达领域的交叉研究热点,近二十年来得到了迅猛的发展。美国、德国、日本等发达国家非常重视该技术的发展,相关高校与企业致力于该技术在临床医学与家庭保健方面的推广。与传统的接触式生命体征传感器相比,该技术具有非接触式测量的特点,适用于长时间监测与特殊病人(如烧伤病人)监测~([1]);与其他非接触式的传感器(如视频传感器和音频传感器等)相比,该技术又具有适应性强、穿透性较好、无隐私问题等优点。目前,对于非接触式生命体征监测雷达的研究工作主要存在如下问题:首先,非接触式生命体征监测雷达的硬件系统具有不完备性,正交通道中存在直流偏置的问题,会影响生命体征信号检测的动态范围和准确性;其次,现有的适用于非接触式生命体征监测雷达的生命体征提取算法受限于时间分辨率,无法揭示瞬时变化的生理特性;最后,关于该技术的研究重点主要集中于呼吸和心跳频率的准确测量上,并未深入研究与挖掘生命体征的时域波形中所蕴含的多种内在信息。上述问题制约了该技术在临床应用上的发展。因此,如何设计针对正交通道中直流偏置的优化算法,如何开发基于非接触式生命体征监测雷达的瞬时生命体征提取算法,以及如何通过非接触式生命体征监测雷达进一步深层次地获取更多的生理信息是现阶段非接触式生命体征监测雷达技术的研究热点。围绕上述研究热点,本文在以下方面开展了研究工作:1.非接触式生命体征监测雷达的基带直流偏置校准算法研究非接触式生命体征监测雷达的基带正交接收信号通常存在直流偏置,其存在会降低解调的生命体征信号的动态范围,从而影响生命体征的准确检测与提取。针对该问题,本文提出了一种基于非凸优化的直流偏置估计与校准方法,该方法通过l_p(0
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