DOI: https://doi.org/10.26642/ten-2019-2(84)-120-125

Система дистанційного моніторингу для визначення параметрів зворотно-поступального руху

Жанна Миколаївна Хоменко, Віталій Валентинович Ципоренко, Інна Миколаївна Хоменко, Валентин Григорович Ципоренко

Анотація


Особливість біорадіолокації полягає у тому, що спостережувані об’єкти, як правило, роблять не прямолінійний, а зворотно-поступальний рух (серце та грудна клітина людини). Одержання правильних результатів моніторингу ускладнюється ще й тим, що спостереження виконується на фоні відбиття радіолокаційного сигналу від об’єктів, що оточують спостережуваний об’єкт. У дійсності зондувальний сигнал відбивається не тільки від грудної клітини людини та пацієнта, який обстежується в цілому, а й від нерухомих об’єктів, що знаходяться навколо, та вносить похибку в обчислення параметрів руху обстежуваного об’єкта. Якщо радар використовується при наявності безлічі місцевих об’єктів, то в приймач потрапляють відбиття й від них. Оскільки сигнали, відбиті від декількох об’єктів, інтерферують, то положення цих об’єктів не ідентифікується. Наявність відбиттів від місцевих об’єктів (МО) призводить до появи у відбитому сигналі великої постійної складової (ПС), відрізнити яку від корисної ПС неможливо. Таким чином, дистанційне визначення параметрів серцебиття та дихання людини може бути вирішено за умови створення досить чутливого радіолокаційного датчика, розробки програмно-апаратного комплексу безконтактного радіолокаційного моніторингу параметрів руху біологічних структур та розроблення алгоритмів фільтрації фонових відбиттів, які можуть маскувати корисний сигнал. Наявність фонових відбиттів може бути пов’язана з реєстрацією сигналів, що відбиваються від оператора, або інших людей, які перебувають у зоні проведення вимірів. Все це вимагає створення таких апаратних і програмних засобів, які б забезпечили надійну, безпомилкову роботу біорадіолокаційного засобу навіть в умовах дії зовнішніх перешкод.
Поставлене завдання вирішується тим, що ділянка тіла дистанційно опромінюється електромагнітними хвилями надвисокої частоти фазовим локатором. Реєстрацію переміщень тканин ділянки тіла, зумовлених комбінованим впливом серцебиття та дихання, виконують за допомогою корисного сигналу, отриманого шляхом фільтрування низькочастотних складових, розкладанням сигналу на квадратурні складові та реєстрації зміни фази сигналу.

Ключові слова


моніторинг; система контролю; інтермодуляція; зворотно-поступальний рух; радіолокаційний датчик; постійна складова (ПС); місцеві об’єкти (МО); ЕМП

Повний текст:

PDF

Посилання


Bugaev, A.S., Chapursky, V.V. and Ivashov, S.I. (2005), «Mathematical simulation of remote detection of human breathing and heartbeat by multifrequency radar on the background of local objects reflections», IEEE International Radar Conference, Arlington, Virginia, USA, pp. 359–364.

Ivashov, S.I., Razevig, V.V., Sheyko, A.P. and Vasilyev, I.A. (2004), «Detection of human breathing and heartbeat by remote radar», Progress in Electro-magnetics Research Symposium (PIERS 2004), Pisa, Italy, pp. 663–666.

Bugaev, A.S., Chapursky, V.V. and Ivashov, S.I. (2004), «Through wall sensing of human breathing and heart beating by monochromatic radar», Proceedings of the Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR'2004), Vol. 1, Delft, The Netherlands, pp. 291–294.

Moore, J. and Zouridakis, G. (ed.) (2004), Biomedical technology and devises, handbook, CRC Press, Raton, 750 р.

Homenko, Zh.M. (2012), «Metody vyznachennja trajektorii' ruhu cili pry pobudovi medychnyh radariv», Vostochno-evropejskyj zhurnal peredovыh tehnologyj, No. 6/11 (60), pp. 56–59.

Beregovaja, N.V. and Korenovskaja, O.L. (2005), «Jekspress-analiz serdechno-sosudistoj sistemy s pomoshh'ju induktivno-emkostnoj modeli serdca», 15-ja Mezhdunarodnaja Krymskaja konferencija «SVCh-tehnika i telekommunikacionnye tehnologii (KryMiKo 2005), Materialy konferencii, Vol. 2, Veber, Sevastopol', pp. 863–864.

Zito, F., Zito, D. and Pepe, D. (2007), «UWB 3.1-10.6 GHz CMOS transmitter for system-on-a-chip nano-power pulse radars», Proceedings of the 3rd Conference on Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME '07), Bordeaux, France, pp. 189–192.

Fedorov, V.A. (2008), Radiotehnicheskie metody v funkcional'noj diagnostike cheloveka, Izd. dom MJeI, Moskva, 128 p.

Immoreev, I. (2006), «Practical application of ultra-wideband radars», Proceedings of ultrawideband and ultrashort impulse signals, pp. 44–49.

Li, C. and Lin, J. (2007), «Optimal carrier frequency of non-contact vital sign Detectors», Proceedings of IEEE Radio and Wireless Symposium, pp. 281–284.

Homenko, Zh.M., Zlepko, S.M. and Tymchyk, S.V. (2012), «Dystancijna diagnostyka stanu ljudyny z vykorystannjam zasobiv cyfrovoi' obrobky sygnaliv», Vymirjuval'na ta obchysljuval'na tehnika v tehnologichnyh procesah, mizhnarodnyj naukovo-tehnichnyj zhurnal, No. 2, pp. 128–135.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Bugaev A.S. Mathematical simulation of remote detection of human breathing and heartbeat by multifrequency radar on the background of local objects reflections / A.S. Bugaev, V.V. Chapursky, S.I. Ivashov // IEEE International Radar Conference, Arlington, Virginia, USA. – 2005. – P. 359–364.
  2. Detection of human breathing and heartbeat by remote radar / S.I. Ivashov, V.V. Razevig, A.P. Sheyko, I.A. Vasilyev // Progress in Electro-magnetics Research Symposium (PIERS 2004), Pisa, Italy. – 2004. – P. 663–666.
  3. Bugaev A.S. Through wall sensing of human breathing and heart beating by monochromatic radar / A.S. Bugaev, V.V. Chapursky, S.I. Ivashov // Proceedings of the Tenth International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR'2004), Delft, The Netherlands. – 2004. – Vol. 1. – P. 291–294.
  4. Biomedical technology and devises : handbook / ed. by J.Moore, G.Zouridakis. – Boca Raton : CRC Press. – 2004. – 750 р.
  5. Хоменко Ж.М. Методи визначення траєкторії руху цілі при побудові медичних радарів / Ж.М. Хоменко // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – 2012. – № 6/11 (60). – C. 56–59.
  6. Береговая Н.В. Экспресс-анализ сердечно-сосудистой системы с помощью индуктивно-емкостной модели сердца / Н.В. Береговая, О.Л. Кореновская // 15-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо 2005). Материалы конференции. – Севастополь : Вебер. – 2005. – Т. 2. – С. 863–864.
  7. Zito F. UWB 3.1-10.6 GHz CMOS transmitter for system-on-a-chip nano-power pulse radars / F.Zito, D.Zito, D.Pepe // Proceedings of the 3rd Conference on Ph.D. Research in Microelectronics and Electronics (PRIME '07). – Bordeaux, France. – 2007. – P. 189–192.
  8. Федоров В.А. Радиотехнические методы в функциональной диагностике человека / В.А. Федоров. – М. : Изд. дом МЭИ, 2008. – 128 с.
  9. Immoreev I. Practical application of ultra-wideband radars / I.Immoreev // Proceedings of ultrawideband and ultrashort impulse signals. – 2006. – P. 44–49.
  10. Li C. Optimal carrier frequency of non-contact vital sign Detectors / C.Li, J.Lin // Proceedings of IEEE Radio and Wireless Symposium. – 2007. – P. 281–284.
  11. Хоменко Ж.М. Дистанційна діагностика стану людини з використанням засобів цифрової обробки сигналів / Ж.М. Хоменко, С.М. Злепко, С.В. Тимчик // Міжнародний науково-технічний журнал «Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах». – 2012. – № 2. – C. 128–135.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2019 Жанна Миколаївна Хоменко, Віталій Валентинович Ципоренко, Інна Миколаївна Хоменко, Валентин Григорович Ципоренко

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.