本发明专利技术涉及一种用于健康监测的集成化非接触式毫米波雷达系统，包括生命特征监测模块，睡眠监测模块，跌倒监测模块以及Labview可视化显示模块。该系统采用60Ghz的毫米波雷达传感器实现了对人体进行无接触健康监测，避免了现有监测系统操作复杂、适用范围受限、使用者依存性和集成化程度低的问题。与现有监测系统对比，该系统具有分别率高、灵敏度强、可视化程度高以及多功能集成化的特点，可通过毫米波雷达实时对人体的健康特征信号进行监测和评估判定并及时反馈给医生或者监护人员，医生或监护人员可以根据相应的提示做出应急处理。该系统在儿童、老年人、烧伤患者、传染病患者等特殊人群中发挥了重大的意义，能够达到高效、准确的监测目的。确的监测目的。确的监测目的。
【技术实现步骤摘要】
一种用于健康监测的集成化非接触式毫米波雷达系统
[0001]本专利技术涉及非接触式健康监测领域，具体为一种用于健康监测的集成化非接触式毫米波雷达系统。
[0002]
技术介绍
[0003]近年来，人体健康监测成为了大家关注热点问题，尤其是对于儿童、老年人等特殊人群的健康监护。呼吸、心率等生命特征以及睡眠状况、跌倒等行为可直接反应人体的健康状况，是当前导致医学突发事件发生和影响生活质量的主要原因。因此，对这些生命特征、睡眠状况以及跌倒进行实时监测具有重要的实际意义。同时，随着人口老龄化的加重，加上目前大流行的疫情现状，对身体健康监测的需求就更加迫切。
[0004]现有的人体健康监测系统主要通过接触式传感器、电极贴片等直接或间接与人体接触来进行测量。然而，这些可穿戴式的设备的使用范围往往会受到制约，同时存在使用者依从性问题，例如：儿童或者老年病人不愿意佩戴或者使用过程中脱落后无法自行重新佩戴时，这些监测系统将无法进行正常监测。另外，这些监测系统的佩戴可能会影响到被监测者的正常活动和生活。因此，如何开发一种能解决上述存在问题，尤其是方便儿童和老年病人等特殊人群使用的健康监测系统是目前健康监测领域需要解决的关键问题。
[0005]针对以上问题，本专利技术提供了一种用于健康监测的集成化非接触式毫米波雷达系统，包括生命特征监测模块，睡眠监测模块，跌倒监测模块以及Labview可视化显示模块。该系统采用毫米波雷达实现了对人体进行无接触健康监测，避免了现有监测系统操作复杂、适用范围受限、使用者依存性和集成化程度低的问题。与现有监测系统对比，该系统具有分别率高、灵敏度强、可视化程度高以及多功能集成化的特点，可通过毫米波雷达实时对人体的健康特征信号进行监测和评估判定并及时反馈给医生或者监护人员，医生或监护人员可以根据相应的提示做出应急处理。该系统在儿童、老年人等特殊人群中发挥着重大的意义，能够达到高效、准确的监测目的。
[0006]
技术实现思路
[0007]为解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种分别率高、灵敏度强、可视化程度高以及多功能集成化的用于健康监测的集成化非接触式毫米波雷达系统。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种用于健康监测的集成化非接触式毫米波雷达系统,其特征在于，包括生命特征监测模块，睡眠监测模块，跌倒监测模块以及可视化显示模块；所述的生命特征监测模块用来实现人体呼吸率和心率的监测以及评估判定；所述的睡眠监测模块用来实现睡眠质量、睡眠呼吸暂停监测和睡眠姿势识别以及评估判定；所述的跌倒监测模块能够在被监测者跌倒时及时向家属及监护人员发出警示；所述的可视化显示模块用来实时显示上述三种
模块所识别的生命特征、睡眠和跌倒信号特征以及评估判定结果，同时还可以在危急情况下实现报警功能；以上四大模块通过硬件设计、软件编程、分块调试实现了用于人体健康监测的多功能集成化系统，该系统可实时对人体的健康特征信号进行监测和评估判定并及时反馈给医生或者监护人员，达到快速、高效的应急处理效果。
[0009]进一步，作为优选，所述的生命特征监测模块，睡眠监测模块和跌倒监测模块均采用60Ghz的毫米波雷达传感器，利用60GHz短程波段对距离、运动和微振动进行非接触式测量；所述的60Ghz的毫米波雷达传感器由调频连续波(FMCW)合成器、有源功分器 (APD)、发射器 (TX) 链、接收器 (RX) 链和模拟基带电路组成；所述的FMCW合成器采用基波压控振荡器 (VCO) 和完全集成的小数N分频锁相环 (PLL) 以及数字多线性调频发生器，可合成多达 16 种不同配置的复杂频率波形；所述的发射器 (TX)链由可变增益放大器 (VGA)、功率放大器 (PA) 和用于输出功率监控的功率检测器 (PD) 组成，用于发射信号；所述的接收器(RX) 链由由同相/正交 (I/Q) 发生器和I/Q解调器组成，用于发射信号；所述的模拟基带电路由完全可编程的可变增益放大器 (VGA)、低通滤波器、高通滤波器和输出缓冲器的处理链组成，用于信号的处理。
[0010]进一步，所述的完全集成的小数N分频锁相环 (PLL) 内部包括用于实现数、模信号转换功能的数模转换器(DAC)、用于过滤信号的低通滤波器(LPF)和用于控制基波压控振荡器 (VCO)工作频率的鉴频鉴相器和电荷泵(PFD+CP)；完全集成的小数N分频锁相环 (PLL)将外部信号相位与所述的基波压控振荡器 (VCO)产生的时钟信号相位进行比较，使外部信号与时钟信号同相并匹配一致。
[0011]进一步，作为优选，所述的数字多线性调频发生器内部包括用于控制输出频率的预分频器(Prescaler)、具体执行分频操作的除法器(Divider Chain)、控制时钟噪声特性的调制器(Modulator)、用于调节分频过程中整数和小数的分频控制模块(MMD)和用于频率精度调节的控制模块(Ramp Control)；数字多线性调频发生器在对信号进行分频处理的同时，实现信号相位上的修正同步，得到调制好的连续波信号。
[0012]进一步，作为优选，所述的调频连续波(FMCW)合成器将经过所述的数字多线性调频发生器调制后的连续波信号通过所述的发射器(TX)链以较高的载频发射出去，遇到被测目标时，所述的调频连续波(FMCW)合成器将接收到来自接收器(RX)链的回波信号，将回波信号与通过所述的发射器(TX)链发射的较高的载频进行混频，得到差频信号，实现对被测目标距离信息的采集。
[0013]进一步，作为优选，该系统还包括数字信号处理电路、超低功耗TI MSP430FG47x系列单片机和电源，所述的数字信号处理电路用于将雷达传感器收集到的生命特征、睡眠和跌倒信号转化为数字信息；所述的超低功耗TI MSP430FG47x系列单片机用于接收、处理和运算所述的数字信号处理电路所转化的数字信息；所述的电源为所述的超低功耗TI MSP430FG47x系列单片机供电。
[0014]进一步，作为优选，所述的可视化显示模块采用了Labview可视化编程技术，用于处理并显示按照通讯协议接收到的由超低功耗TI MSP430FG47x系列单片机处理和运算后的信息，所述的Labview可视化编程技术可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能并且可以实现远程监控，用户可以根据实际需求定义和制造各种功能强大的仪器。
[0015]进一步，作为优选，所述的Labview可视化编程技术包括生命体征可视化、睡眠可
视化、跌倒行为可视化三大模块，所述的生命体征可视化用来显示呼吸波形、心率波形、平均心率以及平均呼吸率；所述的睡眠可视化用来显示睡眠时间、睡眠延迟时间、醒后清醒时间、总睡眠时间、睡眠呼吸波形、睡姿动态波形以及睡眠效率；所述的跌倒行为可视化用来显示体温、心率、呼吸以及血样波形；同时，上述三大模块均有诊断结果描述和异常报警功能。
[0016]进一步，作为优选，上述的所有设计方案的集成化可实现包括人体生命体征、睡眠、跌倒行为的多功能实时监测，特别是能够满足儿童、老年人、烧伤患者、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于健康监测的集成化非接触式毫米波雷达系统,其特征在于，包括生命特征监测模块，睡眠监测模块，跌倒监测模块以及可视化显示模块；所述的生命特征监测模块用来实现人体呼吸率和心率的监测以及评估判定；所述的睡眠监测模块用来实现睡眠质量、睡眠呼吸暂停监测和睡眠姿势识别以及评估判定；所述的跌倒监测模块能够在被监测者跌倒时及时向家属及监护人员发出警示；所述的可视化显示模块用来实时显示上述三种模块所识别的生命特征、睡眠和跌倒信号特征以及评估判定结果，同时还可以在危急情况下实现报警功能；以上四大模块通过硬件设计、软件编程、分块调试实现了用于人体健康监测的多功能集成化系统，该系统可实时对人体的健康特征信号进行监测和评估判定并及时反馈给医生或者监护人员，达到快速、高效的应急处理效果。2.根据权利要求1所述的一种用于健康监测的集成化非接触式毫米波雷达系统，其特征在于，所述的生命特征监测模块，睡眠监测模块和跌倒监测模块均采用60Ghz的毫米波雷达传感器，利用60GHz短程波段对距离、运动和微振动进行非接触式测量；所述的60Ghz的毫米波雷达传感器由调频连续波(FMCW)合成器、有源功分器 (APD)、发射器 (TX) 链、接收器 (RX) 链和模拟基带电路组成；所述的调频连续波(FMCW)合成器采用基波压控振荡器 (VCO) 和完全集成的小数N分频锁相环 (PLL) 以及数字多线性调频发生器，可合成多达 16 种不同配置的复杂频率波形；所述的发射器 (TX)链由可变增益放大器 (VGA)、功率放大器 (PA) 和用于输出功率监控的功率检测器 (PD) 组成，用于发射信号；所述的接收器(RX) 链由由同相/正交 (I/Q) 发生器和I/Q解调器组成，用于接收信号；所述的模拟基带电路由完全可编程的可变增益放大器 (VGA)、低通滤波器、高通滤波器和输出缓冲器的处理链组成，用于信号的处理。3.根据权利要求2所述的一种用于健康监测的集成化非接触式毫米波雷达系统，其特征在于，所述的完全集成的小数N分频锁相环 (PLL) 内部包括用于实现数、模信号转换功能的数模转换器(DAC)、用于过滤信号的环路低通滤波器（LPF）和用于控制基波压控振荡器 (VCO)工作频率的鉴频鉴相器和电荷泵(PFD+CP)；完全集成的小数N分频锁相环 (PLL)将外部信号相位与所述的基波压控振荡器 (VCO)产生的时钟信号相位进行比较，使外部信号与时钟信号同相并匹配一致。4.根据权利要求2所述的一种用于健康监测的集成化非接触式毫米波雷达系统，其特征在于，所述的数字多线性调频发生器内部包括用于控制输出频率的预分频器(Prescaler)、具体执行分频操作的除法器(Divider Chain)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：关宇昕，
申请(专利权)人：苏州智聚芯联微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。