1. 研究目的与意义
生命体征监测对于婴幼儿的护理来说至关重要。每年在全球范围内有将近10%的婴儿是在怀孕37周前就出生了,由于这些婴儿的器官系统以及免疫系统还没发育完全,所以这些婴儿需要在新生儿重症监护室(NICU)待上几周,早产儿需要持续监测其生命参数,传感器需要直接连接到脆弱的皮肤上,不仅行动受限和有压力,这些传感器通常会引起皮肤刺激,并可能导致压力坏死。在这项研究中,我们表明,通过无接触式的毫米波雷达信号检测生命体征对于新生儿重症监护室(NICU)的呼吸和心跳监测是可行的。
婴幼儿生命体征监控雷达信号算法处理研究的意义:
(1)避免传统传感器带给婴幼儿的皮肤刺激问题,无接触的监测不会造成任何不适、刺激或皮肤损伤,减少了卫生风险;
2. 课题关键问题和重难点
(1) 需要了解婴儿呼吸或心跳规律,并且建立起信号与实际频率之间的联系;
(2) 由于发射功率低,信号容易被隐藏在其他噪声信号下,或被外来因素干扰,影响实际检测数据,难以判断实际数据以及对应的状态;
(3) 需要对各种算法进行学习与比较,并选取一种较好的算法进行仿真,并对实测数据进行处理,能够有效检测并识别出婴儿生命体征信号。
3. 国内外研究现状(文献综述)
张小红 REF _Ref124586807 \r\h \* MERGEFORMAT [1]在“浅谈毫米波雷达研究及其应用”中介绍了毫米波雷达具有毫米波是介于红外光波和微波频段之间的电磁波。具有频率高、波长短、频带宽、体积小、重量轻、隐蔽性和机动性好等特点。随着毫米波雷达器件的提升,电路设计技术、天线技术等技术的提高使得毫米波雷达得到了极大的发展和应用。影响毫米波传播的主要因素是氧分子和水蒸气,这些气体的谐振将在毫米波频段产生选择性吸收和散射。综合毫米波系统的主要应用范围和各种系统优选的频谱分布,36GHz和 94GHz 两个窗口频段内的优越性十分明显,特别是 94GHz (3mm)作为代表毫米波雷达的典型频段。
方育凯,史灿宇,林瑾 REF _Ref124586815 \r \h [2]利用77 GHz毫米波雷达装置来对熄火并关闭车门后的车内进行生命体征监测,同时搭配 CO 浓度检测传感器,能够及时感知车内出现的多种危险情况。当检测到车内存在生命体征时,中央处理器 STM32判断车上存在人员滞留,则执行儿童滞留解救指令,使车上的通风系统进行工作。当雷达持续较长时间检测到车内存在生命体征或滞留人员心跳呼吸异常时,中央处理器 STM32发送指令,打开车上危险报警灯并且通过ESP8266 联网发送求救信息给车主和设置的紧急联系人。从而达到向附近行人求救、保障被困人员安全和及时通知车主的作用。
许光朋 REF _Ref124586821 \r \h [3]采用毫米波雷达AWR1642进行数据采集,在仿真结果的基础上,对人体心跳呼吸规律的实测数据进行处理分析。针对非谱线问题造成的呼吸心跳检测误差,提出了基于EMD方法的呼吸心跳信号重建算法,在仿真的基础上完成对实测数据的处理分析。为了获取呼吸心跳的瞬时频率,提出了联合波峰波谷的寻峰法进行瞬时频率估计,同时利用该算法和基于HHT的时频分析方法对实测数据进行处理分析。呼吸心跳检测中,针对FFT 进行频谱分析时存在栅栏效应,导致呼吸心跳检测误差的问题,提出了基于能量重心法的呼吸心跳频谱校正算法。通过仿真和实测数据表明,该方法可提高呼吸心跳检测的准确率。
4. 研究方案
(1)对人体呼吸和心跳规律进行了解,掌握正常频率的区间。
(2)利用雷达装置采集人体胸腔运动的信号,在无外部干扰的情况下进行测量,作为无干扰情况下的信号。并测一组长期的无干涉的数据,进行比对。
(3)使用matlab对数据进行算法的处理,获取更准确的数据信号。
5. 工作计划
2022-2023-1学期:
2022.11.11 —— 2022.11.24完成选题,查阅相关中英文资料,进行相关技术的学习;
2022.11.24 —— 2022.12.15与导师沟通进行课题总体规划;
以上是毕业论文开题报告,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。