【协同创新企业快讯】无接触雷达检测呼吸和心跳技术

导语

上海微技术工业研究院协同创新企业上海矽杰微电子有限公司（上海矽杰）研发无接触雷达检测呼吸和心跳技术，为抗击新冠肺炎疫情做贡献。随着新冠肺炎在全球的蔓延，各国各方都在寻求更为有效与安全的抗疫防疫手段。无接触检测，在保护病人生命安全的同时，也为前线医疗人员提供安全保障，集合了高效、清洁、安全的检测特征，不仅应用于防疫医疗检测，也适用于慢性病患者或老人居家呼吸心跳等健康体征监测，势将成为广受欢迎的检测手段。

关于呼吸心跳检测

对呼吸和心跳的检测，是临床诊断和疾病预防的重要依据。现有的常见检测方式有接触式电极片、非接触式红外、激光等手段。上海矽杰联合合作伙伴共同开发了检测呼吸和心跳的毫米波雷达技术，具备非接触、远距离、穿透障碍物等特点。伴随雷达传感器技术的进一步发展，其在生命体征检测领域将受到越来越多的关注。

目前常见的接触式呼吸心跳检测，一般使用传统电极片，通过接触人体来收集数据。这种方式受环境限制较大。上海矽杰研发的毫米波雷达的非接触式检测无需通过电极或传感器接触生命体。这既可以帮助受检测对象摆脱传感器和电缆的束缚，也可以在受检测对象具有传染性或烧伤等特殊情况下避免直接接触。

常见的非接触式检测手段的不同

另外两种检测方式——红外和激光，虽然是非接触式检测，但穿透性较弱，信息易受到环境温度和光照的影响，应用范围有限。雷达式生命体征检测技术通过雷达发射电磁波照射人体，接收的回波经过信号处理后，分离出呼吸、心跳生命信息，基本排除了温度和光照对于信息采集与传输的干扰，解决了非接触式检测信息不准确的痛点。基于毫米波雷达的心跳呼吸检测，可以通过连续波检测模式(CW)，直接提取回波信号的多普勒频移信息以获得心跳呼吸的数据，也可以通过可调连续波检测模式(FMCW)，通过2维FFT分析，提取不同range bin对应的呼吸心跳的信息。由于测试的信号频率很低且幅度微小，对于雷达的信号稳定性以及测量精度提出了很高的要求。基于上海矽杰24GHz高性能雷达传感器模块，通过和合作伙伴在信号处理和算法分析上的紧密合作，我们成功实现了产品级的呼吸心跳传感器的开发。下图显示一组典型的由雷达探测到的人体呼吸和心跳数据，规律的呼吸和心跳波形清晰可见，因为呼吸率相比心跳率较低，所以慢速的周期波形是呼吸信息，叠加其上的快速波形是心跳信息。通过FFT处理后，呼吸率和心跳率可在频谱上区分开，经过适当的滤波处理后可以提取出单独的呼吸和心跳率。
雷达检测呼吸心跳信号处理，图中可以清晰地看到呼吸的波形以及叠加在之上的心跳波形

上海矽杰持续开发毫米波雷达的各种应用场景。我们也将继续优化产品和算法，进一步提高用于健康医疗领域产品的检测精度。

本文转自矽杰微电子

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