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毫米波傳感器如何為獨立的“輔助”生活創(chuàng)造技術(shù)優(yōu)勢

本文作者：德州儀器點擊： 2022-04-25 10:45

前言：

隨著醫(yī)學(xué)和醫(yī)療保健的進(jìn)步，人類的平均預(yù)期壽命不斷增加。世界上幾乎每個國家/地區(qū)的老年人口規(guī)模和比例都在增長，65歲及以上的人口總數(shù)預(yù)計到2050年將翻一番，達(dá)到15億。與此同時，為了應(yīng)對這一老齡化發(fā)展趨勢，必須擴(kuò)大居家照護(hù)或護(hù)理設(shè)施的規(guī)模。

疾病控制與預(yù)防中心的數(shù)據(jù)顯示，每年有近25%的老年人跌倒，老年人跌倒是美國創(chuàng)傷性入院的主要原因。了解跌倒或其他與健康相關(guān)的事件何時發(fā)生，并能夠快速做出反應(yīng)，有助于確?；颊叩玫剿璧淖o(hù)理。

當(dāng)前技術(shù) – 家庭健康

醫(yī)用傳感器以及連接技術(shù)的創(chuàng)新正幫助老年人在家中過上正常的生活，并確保在發(fā)生意外時能夠及時提供幫助。這些醫(yī)用傳感器通常基于加速計來檢測跌倒等運動特征，并可自動呼叫家人或護(hù)理人員尋求幫助。

老年人必須在脖子或手腕上佩戴這些由電池供電的傳感器；將他們佩戴在身體上有助于傳感器識別諸如跌倒等宏觀運動，并使用連接節(jié)點聯(lián)系家人或護(hù)理人員。其他傳感器（如心電圖或脈搏血氧計）也可以提供健康參數(shù)的連續(xù)視圖（如生命體征或睡眠質(zhì)量）。

如圖1所示，這些醫(yī)用傳感器均面臨各自的挑戰(zhàn)。為確保有效運行，消費者必須記得佩戴并為其充電，這可能會影響舒適性或可行性。有些型號需要患者在發(fā)生健康事件時按下按鈕，但如果患者無行為能力時，便無法發(fā)揮作用。最后，傳感器需要非常準(zhǔn)確，以便區(qū)分跌倒事件和日常活動。當(dāng)一個人快速坐下或拍手時，當(dāng)前的傳感器往往會誤判。某些類型的傳感器（如光學(xué)攝像頭中使用的傳感器）放置在家中時，也會產(chǎn)生隱私問題。

圖1：通過解決久坐或移動、跌倒以及表示長期健康趨勢或睡眠質(zhì)量的生命體征檢測等問題的技術(shù)，可幫助實現(xiàn)家庭健康。

毫米波雷達(dá)：具有隱私保護(hù)功能的非接觸式感應(yīng)

60GHz毫米波雷達(dá)是另一種可用于檢測和跟蹤家庭健康和行為的傳感技術(shù)。雷達(dá)有助于解決多種傳感挑戰(zhàn)，包括確定房間是否有人（以及有多少人），識別運動特征以辨別跌倒事件，以及測量一個人的生命體征以評估睡眠質(zhì)量等問題。毫米波雷達(dá)本質(zhì)上是一種基于射頻的傳感器，可在不接觸身體的情況下進(jìn)行感應(yīng)，由于該傳感器不提供任何視覺識別信息，因此可安裝在臥室或浴室等敏感區(qū)域。在應(yīng)用層面將這些功能結(jié)合在一起，有助于通過家庭監(jiān)控系統(tǒng)獲取家人的安全和健康信息，從而讓親人和護(hù)理人員放心。

IWR6843AOP利用片上天線以及微控制器和數(shù)字信號處理器的板載處理功能來處理目標(biāo)的距離、速度和角度信息。距離和角度信息可用于生成“點云”，當(dāng)將其輸入歷史跟蹤器時，不僅可以確定一個房間內(nèi)是否有人，還可以確定這個人在房間內(nèi)的位置。該點云和跟蹤器信息可用于確定一個人是在移動還是久坐，或者他們是否具有正常行為，例如早晨步行到廚房。

以指示跌倒的雷達(dá)點云為例，圖2用綠點表示點云，并為這一簇點云分配了一條紅色軌跡。右圖顯示了人的瞬時高度和平均高度，可以使用算法來檢測一個人是否跌倒。

圖2：一個人跌倒后的雷達(dá)點云示例

速度信息可以測量房間內(nèi)目標(biāo)的運動特征。通過量身定制的算法或人工智能，這些運動特征可以識別諸如步態(tài)不穩(wěn)、跌倒或近乎跌倒等行為。另一種用途是放在床邊測量睡眠期間的活動，并確定睡眠模式是否發(fā)生變化。如圖3所示，運動特征甚至可以測量一個人坐著或躺下時的心率和呼吸頻率。

圖 3：使用IWR6843AOP傳感器測量的心率和呼吸頻率，該傳感器安裝在胸部高度位置，分別距離坐著的人1.2m和2.5m處。

在圖3中，上面部分的圖片顯示了使用胸掛式商用心率監(jiān)測器（黑線），與IWR6843AOP處理過的輸出（綠線）的比較。心率誤差小于5bpm（相對于胸掛式傳感器的真實值），表明無需傳感器接觸身體，即可保障良好的測量精度。

結(jié)語

毫米波雷達(dá)是一項不斷發(fā)展的技術(shù)，非常適合在家庭監(jiān)控和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全新的創(chuàng)新功能。請查看本文鏈接和下面列出的一些資源，了解有關(guān)毫米波雷達(dá)傳感器的更多信息，包括評估模塊、演示軟件或來自我們第三方合作伙伴提供的解決方案。

其他資源

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關(guān)于德州儀器 (TI)

德州儀器（TI）（納斯達(dá)克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導(dǎo)體公司，致力于設(shè)計、制造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車、個人電子產(chǎn)品、通信設(shè)備和企業(yè)系統(tǒng)等市場。我們致力于通過半導(dǎo)體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)實用，創(chuàng)造一個更美好的世界。如今，每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實惠，從而實現(xiàn)半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數(shù)十年來乃至現(xiàn)在一直在做的事。欲了解更多信息，請訪問公司網(wǎng)站http://www.ti.com.cn/。

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