利用毫米波 MIMO 雷达进行非接触式多点生命体征监测

多点生命体征监测对于深入了解生理变化至关重要。传统单传感器方法无法捕捉多点振动。现有的接触式解决方案虽能满足此需求，但会引起不适和皮肤过敏；而非接触式光学和声学方法极易受光线干扰和环境噪声影响。本文旨在利用 MIMO 雷达开发一种非接触式多点生命体征监测技术，重点在于物理区分并精确测量由心肺机械活动引起的胸壁表面多点振动。开发此类技术的主要挑战包括：开发提取和分离纠缠信号的算法，以及建立可靠的检测精度验证方法。针对这些局限性，我们引入了 MultiVital，这是一种利用毫米波多输入多输出（MIMO）雷达进行同步多点生命体征监测的无线系统。它集成了两种参考模态：五通道心震图（SCG）传感器和单通道心电图（ECG）电极，从而能够基于雷达在多项生理指标上进行全面研究与性能验证。此外，我们开发了一个多模态信号处理框架，包含雷达信号处理模块、SCG 校准模块和空间对齐方案。为评估雷达信号处理模块，我们进行了数学推导和仿真。实验结果表明，非接触式 MultiVital 系统实现了高精度的多点同步监测，且与参考模态的结果高度一致。