KR102289031B1 - Method And Apparatus for Vital Signal by Using Radar - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a method and a device for detecting a vital signal using a radar. An embodiment of the present invention provides a method and a device for detecting a vital signal using a radar, which use a continuous wave (CW) type radar signal to perform band-pass filtering from a received signal to a heartbeat frequency band, a respiration frequency band, and a heart movement frequency band, respectively, thereby accurately measuring a respiration rate, heart rate, and heart movement of a human body from the received signal.

Description

레이더를 이용하여 바이탈 신호를 감지하는 방법 및 장치{Method And Apparatus for Vital Signal by Using Radar}Method And Apparatus for Vital Signal by Using Radar

본 발명의 일 실시예는 레이더를 이용하여 바이탈 신호를 감지하는 방법 및 장치에 관한 것이다. One embodiment of the present invention relates to a method and apparatus for detecting a vital signal using a radar.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.The content described below merely provides background information related to the present embodiment and does not constitute the prior art.

UWB(Ultra WideBand)는 광대역의 주파수를 사용하는 라디오 기술로서, 높은 거리 분해능, 투과성, 협대역 잡음에 대한 강한 면역성, 주파수를 공유하는 타 기기와의 공존성과 같은 다양한 장점을 가진다.UWB (Ultra WideBand) is a radio technology that uses a wideband frequency, and has various advantages such as high distance resolution, transparency, strong immunity to narrowband noise, and coexistence with other devices that share a frequency.

UWB 레이더 기술은 주파수 영역에서의 광대역 특성을 갖는 매우 짧은 지속시간의 임펄스 신호를 송신하여 사물 및 사람으로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신해 주변 상황을 인지하는 레이더 기술을 의미한다.UWB radar technology refers to a radar technology that transmits an impulse signal of a very short duration with a wideband characteristic in the frequency domain and receives a signal reflected from an object or person to recognize the surrounding situation.

UWB 레이더 시스템은 신호 생성부에서 수 나노-수 피코 초의 시간 폭을 갖는 임펄스 신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 광각 또는 협대역의 각도로 방사한다. 방사된 신호는 환경에서의 다양한 사물이나 사람으로 인해 반사되게 되고 반사된 신호는 수신 안테나 및 ADC를 거쳐 디지털 신호로 변환된다.The UWB radar system generates an impulse signal having a time width of several nano-several picoseconds in the signal generator and radiates it at a wide angle or a narrow band angle through a transmitting antenna. The radiated signal is reflected by various objects or people in the environment, and the reflected signal is converted into a digital signal through a receiving antenna and ADC.

많은 분야에서 UWB 레이더를 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 현재 호흡 및 심박수 측정을 위한 의료용 장치, 재난 현장에서의 인명 구조를 위한 휴대용 레이더 장치, 일정 영역 내의 사람 수를 계수하는 피플 카운팅 장치 등 다양한 방면에 적용되고 있다. 하지만, 사람의 호흡에 따른 움직임에 비해 심박동에 따른 움직임 정도는 심장 움직임 면적이 작아 신호크기가 현저히 작기 때문에, 심박수를 측정하는 데 많은 어려움이 있다.Research is underway to utilize UWB radar in many fields. Currently, it is being applied in various fields, such as a medical device for measuring respiration and heart rate, a portable radar device for rescue at a disaster site, and a people counting device that counts the number of people in a certain area. However, the degree of movement according to the heartbeat compared to the movement according to the breathing of a person has a lot of difficulty in measuring the heart rate because the area of the heart movement is small and the signal size is significantly smaller.

종래의 심박/호흡 측정 장치는 사용자의 심박 및 호흡 측정을 위하여 사용자의 신체에 센서를 부착하고 센서로부터 사용자의 심박 및 호흡을 측정하는 방식을 채택하고 있다. 하지만, 사용자의 신체에 센서를 부착하는 경우, 사용자의 움직임이 자유롭지 못하고 사용자의 움직임에 따른 노이즈(Noise)가 많이 발생한다는 단점이 있다. 이에 따라, 사용자의 신체에 센서를 부착하지 않고 레이더를 이용하여 근거리에서 무선으로 사용자의 심박 및 호흡을 측정하는 장치가 개발되어 사용되고 있다.The conventional heart rate/respiration measurement apparatus employs a method of attaching a sensor to the user's body in order to measure the user's heart rate and respiration, and measuring the user's heart rate and respiration from the sensor. However, when the sensor is attached to the user's body, there is a disadvantage that the user's movement is not free and a lot of noise is generated according to the user's movement. Accordingly, a device for wirelessly measuring a user's heartbeat and respiration in a short distance using a radar without attaching a sensor to the user's body has been developed and used.

RF 센서를 이용하여 레이더 신호를 사용자로 송출하고, 사용자로부터 반사되는 신호의 도플러 쉬프트(Doppler Shift)를 이용하여 사용자의 심박 신호 및 호흡 신호를 검출할 수 있다. 하지만, 사용자로부터 반사되어 돌아오는 사용자의 생체 신호에는 사용자의 움직임에 따른 노이즈 또는 심박 신호나 호흡 신호 외의 각종 노이즈가 포함되어 있다. A radar signal may be transmitted to the user using the RF sensor, and a heartbeat signal and a respiration signal of the user may be detected using a Doppler shift of a signal reflected from the user. However, the user's biosignal reflected from the user includes noise according to the user's movement or various noises other than the heartbeat signal or the respiration signal.

종래에 심박 및 호흡 신호 검출 방법으로는 레퍼런스(reference) 신호를 선정하여 심박 및 호흡 신호를 검출하는 방법이 있다. 즉, 검출하고자 하는 심박 및 호흡 신호의 레퍼런스 신호를 미리 설정한 다음, 생체 신호에서 레퍼런스 신호를 제거하면 노이즈 신호만 남게 되므로, 노이즈 신호를 다시 상기 생체 신호로부터 제거하여 심박 신호 및 호흡 신호를 검출할 수 있다. 하지만, 레퍼런스 신호가 모든 가능한 주파수 대역의 신호를 모두 포함하고 있어야 하고, 사용자마다 심박 및 호흡 신호의 특성이 서로 유사해야 한다는 가정이 필요하므로 레퍼런스 신호의 설정에 문제가 있다.Conventionally, as a method for detecting heartbeat and respiration signals, there is a method of detecting heartbeat and respiration signals by selecting a reference signal. That is, if the reference signal of the heartbeat and respiration signal to be detected is preset and then the reference signal is removed from the biosignal, only the noise signal remains. Therefore, the noise signal is removed from the biosignal again to detect the heartbeat signal and the respiration signal. can However, there is a problem in setting the reference signal because it is necessary to assume that the reference signal must include signals of all possible frequency bands and that the characteristics of heartbeat and respiration signals for each user are similar to each other.

또한, 사용자의 신체에 센서를 부착하는 접촉식 신호를 측정하는 것이 아니므로, RF 센서와 사용자의 거리에 따라서 신호의 진폭(amplitude)과 위상(phase)이 수시로 변할 수 있기 때문에, 변화를 보정하기 위한 소정의 적응형 필터(adaptive filter) 계수를 각각 설정해야 한다는 문제점이 있다.In addition, since it is not measuring a contact-type signal that attaches a sensor to the user's body, the amplitude and phase of the signal may change frequently depending on the distance between the RF sensor and the user, so it is necessary to correct the change. There is a problem in that predetermined adaptive filter coefficients must be set for each.

따라서, 레이더를 이용한 사용자의 심박 신호 및 호흡 신호 검출을 보다 정확하게 검출하는 기술을 필요로 한다.Therefore, there is a need for a technique for more accurately detecting a heartbeat signal and a respiration signal of a user using a radar.

본 실시예는 CW(Continuous Wave) 형태의 레이더 신호를 이용하여 수신된 반사 신호로부터 심박 주파수 대역 및 호흡 주파수 대역, 심장의 움직임 주파수 대역을 필터링하여 반사 신호로부터 신체의 바이탈 신호인 호흡 수, 심박 수, 신체 움직임을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 레이더를 이용하여 바이탈 신호를 감지하는 방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.In this embodiment, the heartbeat frequency band, respiration frequency band, and heart movement frequency band are filtered from the reflected signal received using a continuous wave (CW) type radar signal, and the respiration rate and heart rate, which are vital signals of the body, are filtered from the reflected signal. , An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for detecting vital signals using radar that can accurately measure body movements.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 기 설정된 방향으로 레이더 빔을 송출하고, 상기 기 설정된 방향 내에 존재하는 신체로부터 상기 레이더 빔에 대응하여 반사되는 반사 신호를 수신하는 레이더부; 및 상기 반사 신호를 각각의 기 설정된 주파수 대역으로 필터링한 후 필터링된 신호를 기반으로 상기 신체 내의 심장의 움직임, 상기 신체 내의 횡격막의 움직임, 상기 신체의 움직임을 감지하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 장치를 제공한다.According to one aspect of the present embodiment, the radar unit for transmitting a radar beam in a preset direction and receiving a reflected signal reflected in response to the radar beam from a body existing in the preset direction; and a control unit for filtering the reflected signal into each preset frequency band and sensing the movement of the heart in the body, the movement of the diaphragm in the body, and the movement of the body based on the filtered signal A vital signal detection device is provided.

본 실시예의 다른 측면에 의하면, 기 설정된 방향으로 레이더 빔을 송출하는 과정; 상기 기 설정된 방향 내에 존재하는 신체로부터 상기 레이더 빔에 대응하여 반사되는 반사 신호를 수신하는 과정; 상기 반사 신호를 각각의 기 설정된 주파수 대역으로 필터링하여 필터링 신호를 생성하는 과정; 상기 필터링 신호를 기반으로 상기 신체 내의 심장의 움직임을 감지하는 과정; 상기 필터링 신호를 기반으로 상기 신체 내의 횡격막의 움직임을 감지하는 과정; 및 상기 필터링 신호를 기반으로 상기 신체의 움직임을 감지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 방법을 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, the process of transmitting a radar beam in a preset direction; receiving a reflected signal reflected in response to the radar beam from a body existing within the preset direction; generating a filtering signal by filtering the reflected signal into each preset frequency band; detecting a movement of the heart in the body based on the filtering signal; detecting a movement of the diaphragm in the body based on the filtering signal; and detecting the movement of the body based on the filtering signal.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, CW(Continuous Wave) 형태의 레이더 신호를 이용하여 수신된 반사 신호로부터 심박 주파수 대역 및 호흡 주파수 대역, 심장의 움직임 주파수 대역을 필터링하여 반사 신호로부터 신체의 바이탈 신호인 호흡 수, 심박 수, 신체 움직임을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, the heartbeat frequency band, the respiration frequency band, and the heart movement frequency band are filtered from the reflected signal received using the continuous wave (CW) type radar signal, and the vital body of the body is obtained from the reflected signal. It has the effect of accurately measuring the signals such as respiration rate, heart rate, and body movement.

도 1은 본 실시예에 따른 바이탈 신호 감지 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 유전체 공진 발진기(DRO)가 적용된 바이탈 신호 감지 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 위상 노이즈 특성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 CW 레이더를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a,5b,5c는 본 실시예에 따른 유전체 공진 발진기(DRO)를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a vital signal detecting apparatus according to the present embodiment.
2 is a view showing a vital signal sensing device to which a dielectric resonant oscillator (DRO) according to the present embodiment is applied.
3 is a diagram illustrating phase noise characteristics according to the present embodiment.
4 is a view for explaining a CW radar according to the present embodiment.
5A, 5B, and 5C are diagrams illustrating a dielectric resonant oscillator (DRO) according to the present embodiment.

이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, this embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 실시예에 따른 바이탈 신호 감지 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a vital signal detecting apparatus according to the present embodiment.

본 실시예에 따른 바이탈 신호 감지 장치(100)는 레이더 빔을 이용하여 바이탈 신호를 감지한다. 바이탈 신호 감지 장치(100)는 바이탈 신호를 이용하여 횡격막의 움직임에 따른 호흡, 심장의 움직임에 따른 심장박동, 신체의 움직임을 감지한다.The vital signal detecting apparatus 100 according to the present embodiment detects a vital signal using a radar beam. The vital signal detecting apparatus 100 detects breathing according to the movement of the diaphragm, heartbeat according to the movement of the heart, and body movement by using the vital signal.

바이탈 신호 감지 장치(100)는 심장의 움직임을 센싱하여 심박수를 감지한다. 바이탈 신호 감지 장치(100)는 횡경막의 움직임을 센싱하여 호흡을 감지한다. 바이탈 신호 감지 장치(100)는 센체의 움직임을 감지한다.The vital signal detecting apparatus 100 senses the heart rate by sensing the movement of the heart. The vital signal sensing device 100 senses the movement of the diaphragm to detect respiration. The vital signal detection apparatus 100 detects the movement of the sensory body.

바이탈 신호 감지 장치(100)는 심장의 움직임, 횡격막의 움직임, 신체의 움직임에 대한 도플러효과를 측정하여 심장박동, 호흡횟수, 신체 움직임을 측정한다. 바이탈 신호 감지 장치(100)는 심장 움직임에 대한 도플러효과를 측정하고, 숨 쉴때의 가슴 횡격막 움직임, 신체의 움직임에 대한 도플러효과를 측정하여 호흡을 측정한다. The vital signal sensing device 100 measures the heartbeat, the number of respirations, and the body movement by measuring the Doppler effect on the movement of the heart, the movement of the diaphragm, and the movement of the body. The vital signal sensing apparatus 100 measures the Doppler effect on the heart movement, the chest diaphragm movement when breathing, and the Doppler effect on the body movement to measure respiration.

본 실시예에 따른 바이탈 신호 감지 장치(100)는 레이더부(110)와 제어부(120)를 포함한다. 바이탈 신호 감지 장치(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The vital signal detection apparatus 100 according to the present embodiment includes a radar unit 110 and a control unit 120 . Components included in the vital signal sensing device 100 are not necessarily limited thereto.

바이탈 신호 감지 장치(100)에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작할 수 있다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Each component included in the vital signal sensing device 100 may be connected to a communication path connecting a software module or a hardware module inside the device to organically operate with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.

도 1에 도시된 바이탈 신호 감지 장치(100)의 각 구성요소는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 소프트웨어적인 모듈, 하드웨어적인 모듈 또는 소프트웨어와 하드웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Each component of the vital signal sensing apparatus 100 shown in FIG. 1 means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented as a software module, a hardware module, or a combination of software and hardware.

레이더부(110)는 기 설정된 방향 및 거리에 위치하는 신체로 레이더 빔을 발사하고, 신체로부터 레이더 빔에 대응하여 반사되는 반사 신호를 수신한다. 제어부(120)는 반사 신호를 각각의 기 설정된 주파수 대역으로 필터링한 후 필터링된 신호를 기반으로 신체 내의 심장의 움직임, 신체 내의 횡격막의 움직임, 신체의 움직임을 감지한다.The radar unit 110 emits a radar beam to a body located in a preset direction and distance, and receives a reflected signal reflected from the body in response to the radar beam. The controller 120 filters the reflected signal into each preset frequency band, and then detects the movement of the heart, the movement of the diaphragm in the body, and the movement of the body based on the filtered signal.

도 2는 본 실시예에 따른 유전체 공진 발진기(DRO)가 적용된 바이탈 신호 감지 장치를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a vital signal sensing device to which a dielectric resonant oscillator (DRO) according to the present embodiment is applied.

바이탈 신호 감지 장치(100)에 포함된 레이더부(110)는 CW(Continuous Wave) 레이더 빔을 송출한다. 바이탈 신호 감지 장치(100)는 CW 레이더 빔을 송출하기 위해 유전체 공진 발진기(DRO: Dielectric Resonator Oscillator)(112)를 이용한다.The radar unit 110 included in the vital signal detection apparatus 100 transmits a continuous wave (CW) radar beam. The vital signal sensing apparatus 100 uses a dielectric resonator oscillator (DRO) 112 to transmit a CW radar beam.

레이더부(110)는 CW(Continuous Wave) 형태의 레이더 빔을 신체로 발사한다. 이후 레이더부(110)는 신체, 신체 내에 존재하는 심장, 신체 내에 존재하는 횡격막으로부터 레이더 빔에 대응하여 반사되는 상기 반사 신호를 수신한다.The radar unit 110 emits a continuous wave (CW) type radar beam to the body. Then, the radar unit 110 receives the reflected signal reflected in response to the radar beam from the body, the heart existing in the body, and the diaphragm existing in the body.

레이더부(110)는 유전체 공진 발진기(DRO: Dielectric Resonator Oscillator)를 포함한다. 레이더부(110)는 유전체 공진 발진기(DRO)(112)를 이용하여 CW 형태의 레이더 빔을 신체로 발사한다.The radar unit 110 includes a dielectric resonator oscillator (DRO). The radar unit 110 uses a dielectric resonance oscillator (DRO) 112 to emit a CW-type radar beam to the body.

유전체 공진 발진기(DRO)(112)는 외부로부터 입력된 기준 신호를 기반으로 CW 형태의 레이더 빔을 출력한다. 유전체 공진 발진기(DRO)(112)는 CW 형태의 레이더 빔의 주파수를 증폭(예컨대, 상향 또는 하향 변환)시킨 후 신체로 발사한다. 유전체 공진 발진기(DRO)(112)는 CW 형태의 레이더 빔을 발진 출력할 때 유전체 공진기(DR: Dielectric Resonator)를 이용하여 위상 노이즈(Phase Noise)를 개선한다.The dielectric resonance oscillator (DRO) 112 outputs a CW-type radar beam based on a reference signal input from the outside. The dielectric resonant oscillator (DRO) 112 amplifies (eg, up- or down-converts) the frequency of the CW-type radar beam and then sends it to the body. The dielectric resonant oscillator (DRO) 112 improves phase noise by using a dielectric resonator (DR) when oscillating and outputting a CW type radar beam.

제어부(120)는 도플러 주파수의 변조 주파수를 이용하여 발진 주파수와 반사 신호의 주파수 차이(Doppler Frequency)에 근거하여 심장의 움직임, 횡격막의 움직임, 객체의 움직임을 감지한다.The controller 120 detects the movement of the heart, the movement of the diaphragm, and the movement of the object based on the difference between the oscillation frequency and the frequency of the reflected signal (Doppler frequency) using the modulation frequency of the Doppler frequency.

본 실시예에 따른 제어부(120)는 호흡신호 검출부(130), 심장신호 검출부(140), 모션신호 검출부(150)를 포함한다. 제어부(120)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The control unit 120 according to the present embodiment includes a breathing signal detection unit 130 , a heart signal detection unit 140 , and a motion signal detection unit 150 . Components included in the control unit 120 are not necessarily limited thereto.

호흡신호 검출부(130)는 제1 발진 주파수와 반사 신호의 주파수 차이(Doppler Frequency)에 근거하여 횡격막의 움직임에 대응하는 호흡 신호를 검출한다. 호흡신호 검출부(130)는 횡격막의 움직임을 카운트하여 호흡 횟수를 산출한다. 본 실시예에 따른 호흡신호 검출부(130)는 제1 액티브 필터(132), 제1 DSP(134)를 포함한다. 호흡신호 검출부(130)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The respiration signal detector 130 detects a respiration signal corresponding to the movement of the diaphragm based on a frequency difference (Doppler Frequency) between the first oscillation frequency and the reflected signal. Respiratory signal detection unit 130 counts the movement of the diaphragm to calculate the number of respiration. Respiratory signal detection unit 130 according to the present embodiment includes a first active filter 132, a first DSP (134). Components included in the breathing signal detection unit 130 are not necessarily limited thereto.

제1 액티브 필터(Active Filter#1)(132)는 반사 신호 중 횡격막 움직임에 대응하는 제1 주파수 대역의 범위(예컨대, 1Hz)만을 필터링한 제1 필터링 신호를 생성한다. 제1 DSP(Digital Signal Processor#1)(134)는 제1 필터링 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 변환한 값과 제1 발진 주파수와의 주파수 차이에 근거하여 횡격막의 움직임에 대응하는 호흡 신호만을 검출한다.The first active filter #1 132 generates a first filtering signal obtained by filtering only the range (eg, 1 Hz) of the first frequency band corresponding to the movement of the diaphragm among the reflected signals. The first DSP (Digital Signal Processor #1) 134 detects only the respiration signal corresponding to the movement of the diaphragm based on a frequency difference between the FFT (Fast Fourier Transform) transform of the first filtering signal and the first oscillation frequency. do.

심장신호 검출부(140)는 제2 발진 주파수와 반사 신호의 주파수 차이에 근거하여 심장의 움직임에 대응하는 심장 신호를 검출한다. 심장신호 검출부(140)는 심장의 움직임을 카운트하여 심장박동 횟수를 산출한다. 본 실시예에 따른 심장신호 검출부(140)는 제2 액티브 필터(142), 제2 DSP(144)를 포함한다. 심장신호 검출부(140)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The heart signal detector 140 detects a heart signal corresponding to the movement of the heart based on a difference in frequency between the second oscillation frequency and the reflected signal. The heart signal detector 140 counts the movement of the heart and calculates the number of heartbeats. The heart signal detector 140 according to the present embodiment includes a second active filter 142 and a second DSP 144 . Components included in the heart signal detector 140 are not necessarily limited thereto.

제2 액티브 필터(Active Filter#2)(142)는 반사 신호 중 심장의 움직임에 대응하는 제2 주파수 대역(예컨대, 송신 신호를 24GHz 대역을 사용하는 경우 1Hz~10Hz)의 범위만을 필터링한 제2 필터링 신호를 생성한다. 제2 DSP(Digital Signal Processor#2)(144)는 제2 필터링 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 변환한 값과 제2 발진 주파수와의 주파수 차이에 근거하여 심장의 움직임에 대응하는 심장 신호만을 검출한다.The second active filter (Active Filter #2) 142 filters only the range of the second frequency band corresponding to the movement of the heart among the reflected signals (eg, 1 Hz to 10 Hz when the 24 GHz band is used for the transmission signal). Generates a filtered signal. The second DSP (Digital Signal Processor #2) 144 detects only the heart signal corresponding to the movement of the heart based on a frequency difference between the FFT (Fast Fourier Transform) transform of the second filtering signal and the second oscillation frequency. do.

모션신호 검출부(150)는 제3 발진 주파수와 반사 신호의 주파수 차이에 근거하여 신체의 움직임에 대응하는 모션 신호를 검출한다. 본 실시예에 따른 모션신호 검출부(150)는 제3 액티브 필터(152), 제3 DSP(154)를 포함한다. 모션신호 검출부(150)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The motion signal detector 150 detects a motion signal corresponding to the movement of the body based on the difference between the third oscillation frequency and the frequency of the reflected signal. The motion signal detector 150 according to the present embodiment includes a third active filter 152 and a third DSP 154 . Components included in the motion signal detection unit 150 are not necessarily limited thereto.

제3 액티브 필터(Active Filter#3)(152)는 반사 신호 중 신체의 움직임에 대응하는 제3 주파수 대역(예컨대, 송신 신호를 24GHz 대역을 사용하는 경우 10Hz 이상)의 범위만을 필터링한 제3 필터링 신호를 생성한다. 제3 DSP(Digital Signal Processor#3)(154)는 제3 필터링 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 변환한 값과 제3 발진 주파수와의 주파수 차이에 근거하여 신체의 움직임에 대응하는 모션 신호만을 검출한다.The third active filter (Active Filter #3) 152 filters only the range of the third frequency band corresponding to the movement of the body among the reflected signals (eg, 10 Hz or more when the transmit signal is used in the 24 GHz band). generate a signal The third DSP (Digital Signal Processor #3) 154 detects only the motion signal corresponding to the movement of the body based on the difference in frequency between the FFT (Fast Fourier Transform) transform of the third filtering signal and the third oscillation frequency. do.

도 3은 본 실시예에 따른 위상 노이즈 특성을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating phase noise characteristics according to the present embodiment.

마이크로웨이브 발진기 종류별 위상 노이즈(Phase Noise) 특성은 도 3에 도시된 바와 같다. 도 3에 도시된 그래프를 참고하면 위상 노이즈 특성은 위상동기루프 발진기(PLL(Phase-Locked Loop) Oscillator), 유전체 공진 발진기(DRO), 프리-러닝 발진기(Free-running Oscillator) 순서로 우수성을 갖는 것을 알 수 있다.Phase noise characteristics for each type of microwave oscillator are as shown in FIG. 3 . Referring to the graph shown in FIG. 3 , the phase noise characteristics are superior in the order of a phase-locked loop oscillator (PLL), a dielectric resonant oscillator (DRO), and a free-running oscillator. it can be seen that

호흡/심장박동에 대한 도플러 효과에 대한 발생주파수 중 사용 가능한 주파수 대역은 5.8GHz, 10.5GHz, 24GHz, 60GHz 대역이며, 도플러 효과에 따른 발생하는 호흡과 심장박동 도플러 주파수 범위는 24GHz 신호를 사용하는 경우 0.1 ~ 수 Hz를 갖는다.Among the frequency bands for the Doppler effect on respiration/heartbeat, the available frequency bands are 5.8GHz, 10.5GHz, 24GHz, and 60GHz bands. 0.1 to several Hz.

측정해야 할 주파수 범위가 매우 낮아 레이더센서의 로컬 발진기(Local Oscillator)의 위상 노이즈 특성이 매우 우수해야 하며, 측정해야 할 주파수 범위가 위상 노이즈에 영향을 받지 않아야 한다. 일반적으로 레이더 센서(Radar Sensor)에서 사용하는 마이크로웨이브(Microwave) 신호발생기 경우 위상동기루프(PLL) 발진기를 적용하여 우수한 위상 노이즈 특성을 얻을 수 있다. 하지만, 위상동기루프(PLL) 발진기를 적용하는 경우 고가의 위상동기루프(PLL) 회로가 적용되어야 하므로 해당 장치의 비용이 증가한다.Since the frequency range to be measured is very low, the phase noise characteristics of the local oscillator of the radar sensor should be very good, and the frequency range to be measured should not be affected by the phase noise. In general, in the case of a microwave signal generator used in a radar sensor, an excellent phase noise characteristic can be obtained by applying a phase-locked loop (PLL) oscillator. However, when a phase-locked loop (PLL) oscillator is applied, an expensive phase-locked loop (PLL) circuit must be applied, thereby increasing the cost of the device.

따라서, 프리-러닝 발진기(Free-running Oscillator)의 경우 PCB 기판을 이용한 마이크로 스트립 라인(Microstrip-Line) 공진기나, MMIC 내부에서 공진기 등을 사용하기 때문에 공진기(Resonator)의 Q값이 수백 정도로 낮아 위상 노이즈 특성이 떨어진다.Therefore, in the case of a free-running oscillator, since a microstrip-line resonator using a PCB board or a resonator inside the MMIC are used, the Q value of the resonator is low to several hundred, so the phase The noise characteristics are lowered.

프리-러닝 발진기의 단점을 개선하기 위하여 PCB 기판을 이용한 마이크로 스트립 라인 대신 또는 MMIC 내부의 공진기를 이용하는 경우 대신 Q값이 수만인 유전체 공진기(DR: Dielectric Resonator)를 사용한 방식인 유전체 공진 발진기(DRO)(112)를 사용하여 위상 노이즈를 개선할 수 있다. 유전체 공진 발진기(DRO)(112)는 저가의 유전체 공진(DR: Dielectric Resonator)을 이용하기 때문에 위상동기루프(PLL) 발진기보다 저가로 구현 가능하고 설계가 간단하다.In order to improve the shortcomings of the free-running oscillator, a dielectric resonator (DRO) using a dielectric resonator (DR) with a Q value of tens of thousands instead of a micro strip line using a PCB board or when using a resonator inside an MMIC. (112) can be used to improve the phase noise. Since the dielectric resonant oscillator (DRO) 112 uses a low-cost dielectric resonator (DR), it can be implemented at a lower cost than a phase-locked loop (PLL) oscillator and has a simpler design.

도 4는 본 실시예에 따른 CW 레이더를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a CW radar according to the present embodiment.

CW(Continuous Wave)와 FMCW(Frequency Modulation Continuous Wave Radar)를 비교하자면, CW 레이더는 도플러 주파수(fspeed)를 측정한다. CW 변조 방식은 도플러 주파수 범위만을 검출하기 때문에 도플러 주파수 대역까지 한정할 수 있어 측정 주파수가 낮아 주파수 해상도가 상대적으로 낮아도 된다. 다시 말해, CW 변조 방식은 타임 도메인(Time Domain)을 주파수 도메인(Frequency Domain)으로 변경할 경우 FFT(Fast Fourier Transform)를 적용하는데 FFT 개수가 측정하고자 하는 최대도플러 주파수에서 주파수 해상도로 나눈 개수를 갖는다.To compare CW (Continuous Wave) and FMCW (Frequency Modulation Continuous Wave Radar), CW radar measures Doppler frequency (f speed ). Since the CW modulation method detects only the Doppler frequency range, it can limit the Doppler frequency band, so that the frequency resolution may be relatively low due to the low measurement frequency. In other words, in the CW modulation method, when a time domain is changed to a frequency domain, a Fast Fourier Transform (FFT) is applied, and the number of FFTs is the number divided by the frequency resolution from the maximum Doppler frequency to be measured.

FMCW 변조 방식은 Fdistance 주파수가 fspeed 주파수 보다 매우 크기 때문에, 심장/호흡 측정을 위해서는 거리가 제한되는 문제점이 있다. 통상 심장/호흡 도플러 주파수는 0.1 ~ 수 Hz 대역을 갖고, 사용주파수 대역과 처프(Chirp) 설정 조건에 따라 결정되는데, Fdistance 주파수는 1m 경우 수십KHz에서 수백KHz 정도의 대역을 갖는다. 다시 말해, 심장/호흡 측정을 위해서는 주파수 검출 해상도가 매우 정밀해야 하는데, FMCW 방식은 CW 방식에 비해 하드웨어 제한문제로 주파수 해상도를 높이기 위해서는 FFT 개수 문제로 제한이 발생한다.In the FMCW modulation method, since the F distance frequency is much larger than the f speed frequency, there is a problem in that the distance is limited for heart/respiration measurement. Normal cardiac / respiratory Doppler frequency has a 0.1 Hz to several bands, is determined according to the use frequency band and the chirp (Chirp) setting conditions, distance F frequency has a few hundred KHz band of about several tens of KHz in the case 1m. In other words, the frequency detection resolution must be very precise for heart/respiration measurement. Compared to the CW method, the FMCW method has a hardware limitation, and in order to increase the frequency resolution, there is a limitation due to the number of FFTs.

도 5a,5b,5c는 본 실시예에 따른 유전체 공진 발진기(DRO)를 나타낸 도면이다.5A, 5B, and 5C are diagrams illustrating a dielectric resonant oscillator (DRO) according to the present embodiment.

일반적으로 심장박동은 심실이완 0.5초, 심실수축 0.3초에 주기 0.8초가 소요되며, 안정시 심박수가 분당 75회(0.8초), 고강도 운동시 심박수가 분당 180회(0.33초)가 소요된다.In general, the heart rate takes 0.8 seconds for ventricular relaxation of 0.5 seconds and ventricular contraction of 0.3 seconds, with a resting heart rate of 75 beats per minute (0.8 seconds) and during high-intensity exercise 180 beats per minute (0.33 seconds).

안정시 좌심실의 수축/이완시 좌심실 직경은 30/48 mm (좌심실 구혈율 60%), 18 mm의 움직임을 갖는다. 고강도 운동시 좌심실의 수축/이완시 좌심실 직경: 57/64 mm (좌심실 구혈율 21%), 7 mm의 움직임을 갖는다. 통상 심장크기(약 직경 10cm) 의 10~15% 정도 움직인다.At rest, the left ventricle has a diameter of 30/48 mm (left ventricular ejection fraction of 60%) and a movement of 18 mm during contraction/relaxation of the left ventricle. During high-intensity exercise, left ventricle diameter during contraction/relaxation of the left ventricle: 57/64 mm (left ventricular ejection fraction of 21%), and movement of 7 mm. Normally, it moves about 10 to 15% of the size of the heart (about 10 cm in diameter).

호흡의 경우 일반적으로 성인은 1분에 18회 정도의 호흡 운동을 한다. 보통 호흡시 횡격막 움직임의 이동거리는 감사손상(유) 5±1mm, 감각손상(무) 6±2mm 정도 움직인다. 복식 호흡시 횡격막 움직임의 이동거리는 감사손상(유) 14±5mm, 감각손상(무) 17±6mm 정도 움직인다. 호흡시 도플러 주파수(fd)는 수학식1과 같다.In the case of respiration, in general, an adult performs a breathing exercise about 18 times per minute. Normally, the movement distance of the diaphragm during respiration is about 5±1mm for auditory damage (yes) and 6±2mm for sensory damage (no). During abdominal respiration, the movement distance of the diaphragm is about 14±5mm for auditory damage (yes) and 17±6mm for sensory damage (no). The Doppler frequency fd during respiration is expressed by Equation 1.

Figure 112020090802375-pat00001
Figure 112020090802375-pat00001

호흡시 횡격막의 크기 및 움직이는 속도는 표1과 같다.Table 1 shows the size and movement speed of the diaphragm during respiration.

Figure 112020090802375-pat00002
Figure 112020090802375-pat00002

유전체 공진 발진기(DRO)(112)는 공진기 네트워크(Resonator network)를 이용하여 마이크로스트립 공진을 발생시킨다. 유전체 공진 발진기(DRO)(112)는 공진기 네트워크를 이용하여 마이크로스트립만으로 공진기를 이용하여, varactor를 함께 이용하여 주파수 가변 형식으로 구성 가능하다.The dielectric resonant oscillator (DRO) 112 generates a microstrip resonance using a resonator network. The dielectric resonant oscillator (DRO) 112 can be configured in a frequency variable format by using a resonator only with a microstrip using a resonator network, and using a varactor together.

유전체 공진 발진기(DRO)(112)는 하나의 증폭기(Transistor)를 포함한다.The dielectric resonant oscillator (DRO) 112 includes one amplifier (Transistor).

증폭기는 공진 네트워크(Resonator Network)와 연결되는 입력단(Gate), 바이어스 네트워크(Bias Network)와 연결되는 증폭단(Drain), 피드백 요소(Feedback Element)와 연결되는 전류인출단(Source)을 포함한다.The amplifier includes an input terminal (Gate) connected to a resonance network (Resonator Network), an amplification terminal (Drain) connected to a bias network (Bias Network), and a current withdrawal terminal (Source) connected to a feedback element (Feedback Element).

바이어스 네트워크와 증폭단(Drain)의 접점의 일측이 매칭 네트워크(Matching Network)로 연결되어 CW 형태의 레이더 빔을 발신 출력한다.One side of the contact point between the bias network and the amplification stage (Drain) is connected to a matching network (Matching Network) to transmit and output a CW type radar beam.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and various modifications and variations will be possible by those skilled in the art to which this embodiment belongs without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.

100: 바이탈 신호 감지 장치
110: 레이더부
112: 유전체 공진 발진기(DRO)
130: 호흡신호 검출부
132: 제1 액티브 필터
134: 제1 DSP
140: 심장신호 검출부
142: 제2 액티브 필터
144: 제2 DSP
150: 모션신호 검출부
152: 제3 액티브 필터
154: 제3 DSP
100: vital signal detection device
110: radar unit
112: dielectric resonant oscillator (DRO)
130: breathing signal detection unit
132: first active filter
134: first DSP
140: heart signal detection unit
142: second active filter
144: second DSP
150: motion signal detection unit
152: third active filter
154: third DSP

Claims (13)

기 설정된 방향 및 거리에 위치하는 신체로 레이더 빔을 발사하고, 상기 신체로부터 상기 레이더 빔에 대응하여 반사되는 반사 신호를 수신하는 레이더부;
상기 반사 신호를 각각의 기 설정된 주파수 대역으로 필터링한 후 필터링된 신호를 기반으로 상기 신체 내의 심장의 움직임, 상기 신체 내의 횡격막의 움직임, 상기 신체의 움직임을 감지하는 제어부를 포함하고,
상기 레이더부는, varactor를 이용하여 주파수 가변 형식으로 구성된 유전체 공진 발진기(DRO: Dielectric Resonator Oscillator)를 이용하여 발진 주파수가 가변되는 CW 형태의 상기 레이더 빔을 상기 신체로 발사하고,
상기 제어부는,
제1 발진 주파수와 상기 반사 신호의 주파수 차이(Doppler Frequency)에 근거하여 상기 횡격막의 움직임에 대응하는 호흡 신호를 검출하는 호흡신호 검출부;
상기 제1 발진 주파수와 다른 제2 발진 주파수와 상기 반사 신호의 주파수 차이에 근거하여 상기 심장의 움직임에 대응하는 심장 신호를 검출하는 심장신호 검출부; 및
상기 제2 발진 주파수와 다른 제3 발진 주파수와 상기 반사 신호의 주파수 차이에 근거하여 상기 신체의 움직임에 대응하는 모션 신호를 검출하는 모션신호 검출부를 포함하고,
상기 호흡신호 검출부는 보통 호흡, 복식 호흡, 안정시 심장박동 및 운동 시 심장박동에 따른 호흡시 횡격막의 크기, 횡경막의 움직이는 최소 속도 및 최대 속도에 대응하는 호흡 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 장치.
a radar unit that emits a radar beam to a body positioned in a preset direction and distance, and receives a reflected signal reflected from the body in response to the radar beam;
After filtering the reflected signal to each preset frequency band, based on the filtered signal, a control unit for detecting the movement of the heart in the body, the movement of the diaphragm in the body, and the movement of the body,
The radar unit, by using a dielectric resonator oscillator (DRO: Dielectric Resonator Oscillator) configured in a frequency-variable type using a varactor, emits the radar beam in the CW form of which the oscillation frequency is variable to the body,
The control unit is
Respiratory signal detection unit for detecting a respiration signal corresponding to the movement of the diaphragm based on the first oscillation frequency and the frequency difference (Doppler Frequency) of the reflected signal;
a heart signal detector configured to detect a heart signal corresponding to the movement of the heart based on a difference between a second oscillation frequency different from the first oscillation frequency and a frequency difference of the reflected signal; and
and a motion signal detector configured to detect a motion signal corresponding to the movement of the body based on a difference between a third oscillation frequency different from the second oscillation frequency and a frequency difference of the reflected signal,
The respiration signal detector detects a respiration signal corresponding to the size of the diaphragm during respiration, the minimum and maximum moving speed of the diaphragm according to normal respiration, abdominal respiration, resting heartbeat and heartbeat during exercise Vital signal detection device.
제1항에 있어서,
상기 레이더부는 CW(Continuous Wave) 형태의 상기 레이더 빔을 상기 신체로 발사한 후 상기 신체, 상기 신체 내에 존재하는 상기 심장, 상기 신체 내에 존재하는 상기 횡격막으로부터 상기 레이더 빔에 대응하여 반사되는 상기 반사 신호를 수신하며,
상기 제어부는 도플러 주파수의 변조 주파수를 이용하여 발진 주파수와 상기 반사 신호의 주파수 차이(Doppler Frequency)에 근거하여 상기 심장의 움직임, 상기 횡격막의 움직임, 상기 신체의 움직임을 감지하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 장치.
According to claim 1,
The radar unit emits the radar beam in a continuous wave (CW) form to the body, and then the reflected signal reflected from the body, the heart existing in the body, and the diaphragm existing in the body in response to the radar beam receive,
The control unit uses a modulation frequency of the Doppler frequency to detect the movement of the heart, the movement of the diaphragm, and the movement of the body based on the difference between the oscillation frequency and the frequency of the reflected signal (Doppler Frequency) Vital signal, characterized in that detection device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 호흡신호 검출부는,
상기 반사 신호 중 횡격막 움직임에 대응하는 제1 주파수 대역의 범위(예컨대, 1Hz)만을 필터링한 제1 필터링 신호를 생성하는 제1 액티브 필터(Active Filter#1);
상기 제1 필터링 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 변환한 값과 상기 제1 발진 주파수와의 주파수 차이에 근거하여 상기 횡격막의 움직임에 대응하는 상기 호흡 신호만을 검출하는 제1 DSP(Digital Signal Processor)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 장치.
According to claim 1,
The breathing signal detection unit,
a first active filter (Active Filter#1) for generating a first filtering signal by filtering only a range (eg, 1 Hz) of a first frequency band corresponding to the movement of the diaphragm among the reflected signals;
A first DSP (Digital Signal Processor) that detects only the respiration signal corresponding to the movement of the diaphragm based on a frequency difference between the FFT (Fast Fourier Transform) transformed value of the first filtering signal and the first oscillation frequency
Vital signal detection device comprising a.
제4항에 있어서,
상기 심장신호 검출부는,
상기 반사 신호 중 상기 심장의 움직임에 대응하는 제2 주파수 대역(예컨대, 1Hz~10Hz)의 범위만을 필터링한 제2 필터링 신호를 생성하는 제2 액티브 필터(Active Filter#2);
상기 제2 필터링 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 변환한 값과 상기 제2 발진 주파수와의 주파수 차이에 근거하여 상기 심장의 움직임에 대응하는 상기 심장 신호만을 검출하는 제2 DSP(Digital Signal Processor)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 장치.
5. The method of claim 4,
The heart signal detector,
a second active filter (Active Filter #2) for generating a second filtering signal obtained by filtering only a range of a second frequency band (eg, 1 Hz to 10 Hz) corresponding to the movement of the heart among the reflected signals;
A second digital signal processor (DSP) that detects only the heart signal corresponding to the movement of the heart based on a difference in frequency between the second oscillation frequency and the FFT (Fast Fourier Transform) transform of the second filtering signal
Vital signal detection device comprising a.
제5항에 있어서,
상기 모션신호 검출부는,
상기 반사 신호 중 상기 신체의 움직임에 대응하는 제3 주파수 대역(예컨대, 10Hz 이상)의 범위만을 필터링한 제3 필터링 신호를 생성하는 제3 액티브 필터(Active Filter#3);
상기 제3 필터링 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 변환한 값과 상기 제3 발진 주파수와의 주파수 차이에 근거하여 상기 신체의 움직임에 대응하는 상기 모션 신호만을 검출하는 제3 DSP(Digital Signal Processor)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 장치.
6. The method of claim 5,
The motion signal detection unit,
a third active filter (Active Filter#3) for generating a third filtering signal obtained by filtering only a range of a third frequency band (eg, 10 Hz or higher) corresponding to the movement of the body among the reflected signals;
A third digital signal processor (DSP) that detects only the motion signal corresponding to the movement of the body based on a frequency difference between a value obtained by converting the third filtering signal by FFT (Fast Fourier Transform) and the third oscillation frequency
Vital signal detection device comprising a.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유전체 공진 발진기(DRO)는,
외부로부터 입력된 기준 신호를 기반으로 CW 형태의 상기 레이더 빔을 출력하며, CW 형태의 상기 레이더 빔의 주파수를 증폭시킨 후 상기 신체로 발사하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 장치.
According to claim 1,
The dielectric resonant oscillator (DRO),
Vital signal sensing device, characterized in that outputting the radar beam in the form of CW based on a reference signal input from the outside, amplifying the frequency of the radar beam in the form of CW, and then firing it to the body.
제8항에 있어서,
상기 유전체 공진 발진기(DRO)는,
CW 형태의 상기 레이더 빔을 발진 출력할 때 유전체 공진기(DR: Dielectric Resonator)를 이용하여 위상 노이즈(Phase Noise)를 개선하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 장치.
9. The method of claim 8,
The dielectric resonant oscillator (DRO),
A device for detecting a vital signal, characterized in that when oscillating and outputting the CW type radar beam, phase noise is improved by using a dielectric resonator (DR).
제9항에 있어서,
상기 유전체 공진 발진기(DRO)는,
하나의 증폭기(Transistor)를 포함하며, 상기 증폭기는 공진 네트워크(Resonator Network)와 연결되는 입력단(Gate), 바이어스 네트워크(Bias Network)와 연결되는 증폭단(Drain), 피드백 요소(Feedback Element)와 연결되는 전류인출단(Source)을 포함하며,
상기 바이어스 네트워크와 상기 증폭단(Drain)의 접점의 일측이 매칭 네트워크(Matching Network)로 연결되어 CW 형태의 상기 레이더 빔을 발신 출력하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 장치.
10. The method of claim 9,
The dielectric resonant oscillator (DRO),
It includes a single amplifier (Transistor), wherein the amplifier is connected to an input terminal (Gate) connected to a resonance network (Resonator Network), an amplifier terminal (Drain) connected to a bias network (Bias Network), and a feedback element (Feedback Element) Including a current drawing terminal (Source),
One side of the contact point of the bias network and the amplification stage (Drain) is connected to a matching network (Matching Network), Vital signal detection apparatus, characterized in that the transmission and output of the CW type of the radar beam.
제1항에 있어서,
상기 호흡신호 검출부는 상기 횡격막의 움직임을 카운트하여 호흡 횟수를 산출하며,
상기 심장신호 검출부는 상기 심장의 움직임을 카운트하여 심장박동 횟수를 산출하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 장치.
According to claim 1,
The respiration signal detector counts the movement of the diaphragm to calculate the number of respirations,
The heart signal detection unit Vital signal detection device, characterized in that calculating the number of heart beats by counting the movement of the heart.
바이탈 신호 감지 방법에 있어서, 상기 방법은 바이탈 신호 감지 장치의 제어부에 의해 수행되고, 상기 방법은,
기 설정된 방향으로 레이더 빔을 송출하는 과정;
상기 기 설정된 방향 내에 존재하는 신체로부터 상기 레이더 빔에 대응하여 반사되는 반사 신호를 수신하는 과정;
상기 반사 신호를 각각의 기 설정된 주파수 대역으로 필터링하여 필터링 신호를 생성하는 과정;
상기 필터링 신호를 기반으로 상기 신체 내의 심장의 움직임을 감지하는 과정;
상기 필터링 신호를 기반으로 상기 신체 내의 횡격막의 움직임을 감지하는 과정; 및
상기 필터링 신호를 기반으로 상기 신체의 움직임을 감지하는 과정을 포함하고,
상기 레이더 빔을 송출하는 과정에서, varactor를 이용하여 주파수 가변 형식으로 구성된 유전체 공진 발진기(DRO: Dielectric Resonator Oscillator)를 이용하여 발진 주파수가 가변되는 CW 형태의 상기 레이더 빔을 상기 신체로 발사하도록 레이더부를 제어하고,
상기 심장의 움직임을 감지하는 과정은 도플러 주파수의 변조 주파수를 이용하여 제1 발진 주파수와 상기 반사 신호의 주파수 차이(Doppler Frequency)에 근거하여 상기 심장의 움직임을 감지하며,
상기 횡격막의 움직임을 감지하는 과정은 도플러 주파수의 변조 주파수를 이용하여 상기 제1 발진 주파수와 다른 제2 발진 주파수와 상기 반사 신호의 주파수 차이에 근거하여 상기 횡격막의 움직임을 감지하며,
상기 신체의 움직임을 감지하는 과정은 도플러 주파수의 변조 주파수를 이용하여 상기 제2 발진 주파수와 다른 제3 발진 주파수와 상기 반사 신호의 주파수 차이에 근거하여 상기 신체의 움직임을 감지하고,
상기 횡격막의 움직임을 감지하는 과정에서, 보통 호흡, 복식 호흡, 안정시 심장박동 및 운동 시 심장박동에 따른 호흡시 횡격막의 크기, 횡경막의 움직이는 최소 속도 및 최대 속도에 대응하는 호흡 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 방법.
A vital signal detection method, wherein the method is performed by a control unit of a vital signal detection device, the method comprising:
Transmitting a radar beam in a preset direction;
receiving a reflected signal reflected in response to the radar beam from a body existing within the preset direction;
generating a filtering signal by filtering the reflected signal into each preset frequency band;
detecting a movement of the heart in the body based on the filtering signal;
detecting a movement of the diaphragm in the body based on the filtering signal; and
Detecting the movement of the body based on the filtering signal,
In the process of transmitting the radar beam, using a dielectric resonator oscillator (DRO: Dielectric Resonator Oscillator) configured in a frequency variable type using a varactor to emit the radar beam in the CW form of which the oscillation frequency is variable to the body. control,
The process of detecting the movement of the heart detects the movement of the heart based on a difference between a first oscillation frequency and a frequency of the reflected signal (Doppler Frequency) using a modulation frequency of the Doppler frequency,
In the process of detecting the movement of the diaphragm, the movement of the diaphragm is sensed based on a frequency difference between a second oscillation frequency different from the first oscillation frequency and the reflected signal using a modulation frequency of the Doppler frequency,
The process of detecting the movement of the body includes detecting the movement of the body based on a difference between a third oscillation frequency different from the second oscillation frequency and a frequency of the reflected signal using a modulation frequency of the Doppler frequency,
In the process of detecting the movement of the diaphragm, the size of the diaphragm during respiration according to normal respiration, abdominal respiration, resting heart rate and heart rate during exercise, and the minimum and maximum speed of movement of the diaphragm. A method for detecting vital signals.
제12항에 있어서,
상기 반사 신호를 수신하는 과정은 상기 신체, 상기 신체 내에 존재하는 상기 심장, 상기 횡격막으로부터 반사되는 상기 반사 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 바이탈 신호 감지 방법.
13. The method of claim 12,
The process of receiving the reflected signal includes receiving the reflected signal reflected from the body, the heart existing in the body, and the diaphragm.
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