基于空时编码可重构智能超表面的多人检测与生命体征感知
信号处理
2024-01-17 v1
摘要
利用无线信号进行被动人体感知，因其非接触式及在各种光照条件下的鲁棒性等优势而受到越来越多的关注。然而，当存在多个人体目标时，其反射信号可能在时间、频率和空间域中相互交织，使得分离它们变得困难。为解决这一问题，本文提出了一种在空时编码（STC）可重构智能超表面（RISs）辅助下的多人检测与生命体征（即呼吸和心跳）监测新系统。具体而言，所提系统利用 STC RIS 生成的谐波波束扫描感兴趣区域（AoI）以进行人体检测。同时，为每个检测到的人分配频率正交波束，以准确估计其呼吸率（RR）和心率（HR）。此外，为有效提取呼吸信号和微弱得多的心跳信号，我们提出了一种改进的变分模态分解（VMD）算法，以准确地将复杂的反射信号分解为较少数量的本征模态函数（IMFs）。我们搭建了一个原型来验证所提出的多人检测与生命体征监测系统。实验结果表明，该系统能够同时监测多达四人的生命体征。使用改进的 VMD 算法估计 RR 和 HR 的误差分别低于 1 RPM（每分钟呼吸次数）和 5 BPM（每分钟心跳次数）。进一步分析揭示，STC RIS 所赋予的灵活波束控制机制能够在物理层减少来自其他无关物体的反射噪声，并提高来自人体胸腔的回波信噪比。
引用
@article{arxiv.2401.07422,
title = {Multiperson Detection and Vital-Sign Sensing Empowered by Space-Time-Coding RISs},
author = {Xinyu Li and Jian Wei You and Ze Gu and Qian Ma and Jingyuan Zhang and Long Chen and Tie Jun Cui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.07422},
year = {2024}
}