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毫米波传感器如何为独立的辅助生活创造技术优势

物联网评论

描述

随着医学和医疗保健的进步,人类的平均预期寿命不断增加。世界上几乎每个国家的老年人口规模和人口比例都在增长,预计到 2050年,65 岁或以上的总人口将翻一番,达到 15 亿。同时,家庭护理或护理设施必须扩大规模以支持这一增长。

根据疾病控制和预防中心的数据,每年有近 25% 的老年人跌倒,跌倒是美国老年人因创伤住院的主要原因。了解何时发生跌倒或其他与健康相关的事件并能够快速做出反应有助于确保个人获得所需的护理。

当今的技术——家庭健康

医疗传感器以及连接方面的创新正在帮助老年人在家中过上正常的生活,并确保如果发生任何事情,帮助就在附近。这些医疗传感器通常基于加速度计,以检测跌倒等运动特征,并可以自动呼叫家人或护理人员寻求帮助。

老年人必须将这些电池供电的传感器戴在脖子或手腕上;它们在身体上的位置有助于传感器识别诸如跌倒等宏观运动,并使用连接节点联系家人或护理人员。其他传感器(例如心电图或脉搏血氧仪)也可以提供健康参数的连续视图,例如生命体征或睡眠质量。

这些医疗传感器有其自身的挑战,如图 1 所示。为了有效,消费者必须记住佩戴它们并为其充电,这可能并不总是舒适或可行的。某些型号需要在发生健康事件时按下按钮,但如果此人无行为能力,这将无用。最后,传感器需要非常准确,以便区分跌倒事件和日常活动。当一个人快速坐下或拍手时,今天的传感器很容易误检测。像光学相机中使用的传感器类型在放置在家中时也存在隐私问题。

图 1:技术可以通过解决诸如检测占用或移动、跌倒以及长期健康趋势或睡眠质量的生命体征等问题来帮助实现家庭健康

毫米波雷达:非接触式、注重隐私的传感

60 GHz 毫米波 (mmWave) 雷达是一种替代传感技术,用于检测和跟踪家庭中的健康和行为。雷达有助于解决多种传感挑战,包括确定房间是否有人(以及有多少人)、识别运动特征以识别跌倒事件以及测量人的生命体征评估睡眠质量等。就其作为基于射频的传感器的本质而言,毫米波雷达在不接触身体的情况下进行感应,并且由于传感器不提供任何视觉上可识别的信息,因此它可以安装在敏感区域,例如卧室或浴室。在应用程序级别将这些功能组合在一起可以帮助家庭监控系统让亲人和护理人员放心,一个人是安全和健康的。

在IWR6843AOP用途芯片上天线和板载与微控制器和数字信号处理器,用于处理范围,速度和目标角度的处理。范围和角度信息可用于生成“点云”,当将其输入历史跟踪器时,不仅可以确定房间是否被占用,还可以确定某人在该房间的位置。该点云和跟踪器信息可用于确定一个人是在移动还是久坐,或者他们是否表现出正常行为,例如早上步行去厨房。

使用指示跌倒的雷达点云示例,图 2 以绿点显示了点云,并为集群分配了一条红色轨迹。右边的图表显示了人的瞬时和平均身高的测量值,算法可以用来检测一个人是否跌倒。

图 2:来自跌倒的人的雷达点云示例

速度信息可以测量房间内目标的运动特征。通过量身定制的算法或人工智能,这些运动特征可以识别诸如步态不稳、跌倒或接近跌倒等行为。另一种用途是在床边测量睡眠期间的运动并确定睡眠模式是否正在改变。如图 3 所示,运动特征甚至可以测量一个人坐着或躺下时的心率和呼吸频率。

图 3:使用安装在距离坐着的人 1.2 m 和 2.5 m 的胸部高度的 IWR6843AOP 传感器测量的心率和呼吸频率。

在图 3 中,上图使用胸前商用心率监测器(黑线)与 IWR6843AOP 的处理输出(绿线)进行比较。心率误差小于 5 bpm(相对于胸装传感器的地面实况),展示了良好的测量精度,无需传感器接触身体。

结论

毫米波雷达是一项不断发展的技术,非常适合家庭监控和医疗领域的新功能和创新功能。查看本文中链接并在下面列出的一些资源,以了解有关毫米波雷达传感器的更多信息,包括评估模块、演示软件或来自我们第三方合作伙伴之一的解决方案。

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