걸어 다니는 사람의 생체신호탐지를 위한 움직임 보상기법 연구 (A Study on Motion Compensation for the Vital Sign Detection of Walking Individuals)

서지정보

· 발행기관 : 한국전자파학회
· 수록지 정보 : 한국전자파학회 논문지 / 32권 / 11호 / 980 ~ 989페이지
· 저자명 : 차상빈, 박상홍, 김경태, 최인오

초록

최근 사물인터넷(internet of things: IoT) 산업의 발전으로 인하여, 레이다 센서를 활용한 실내 재실자의 비접촉식 생체신호탐지 연구가 활발히 진행되어 왔다. 이때, 대부분의 생체신호탐지 연구들은 폐와 심장에 의한 미세한 움직임만 가지는 정지한 사람의 레이다 수신신호로부터 위상변화를 추출한 후, 이 위상변화에 대한 스펙트럼 분석을 통해 수행되어왔다. 하지만, 사람이 걸어 다닐 경우, 생체신호보다 상대적으로 큰 움직임에 의해 극심한 위상변화가 발생되고, 이는생체신호탐지 성능을 매우 저하시킨다. 따라서, 본 논문에서는 걸어 다니는 사람에 대한 생체신호탐지를 수행하기 위하여, 걸음 움직임을 보상하기 위한 새로운 기법을 제안한다. 먼저, 걸어 다니는 사람의 레이다 수신신호 모델링을 수행한후, 이를 사용하여 생체신호탐지에 대한 걸음 움직임의 영향을 면밀히 분석한다. 그리고 앞서 분석된 결과들을 바탕으로걸음 움직임을 실시간 보상하기 위한 이동평균필터 및 최빈값 기반의 알고리즘을 새로 제안한다. 상용 IR-UWB (impulse-radio ultra-wideband) 레이다를 활용한 실험을 통해, 제안된 기법으로 걸어 다니는 사람에 대한 실시간 생체신호탐지가 성공적으로 수행될 수 있음을 확인하였다.

영어초록

The non-contact vital sign detection of an individual in indoor environments using a radar sensor has been widely researched by recent advances in the IoT industry. Most of these studies have been conducted by analyzing the spectrum of extracted phase variations in the echo signal of a motionless individual that has only micro-motion (that is, vital signs) caused by both the lung and the heart.
However, in the case of a walking individual, the performance of the vital sign detection using conventional methods may be rapidly degraded owing to extreme phase fluctuations caused by the relatively large movement of the individual compared to the vital sign motions. To address this problem, we propose a new motion compensation method for the vital sign detection of a walking individual.
First, we conduct a modeling of the echo signal for a walking individual using a radar and discuss problems in vital sign detection.
Next, a new algorithm for real-time motion compensation is suggested based on a moving averaging filter and mode in statistics. In the experiments using an IR-UWB (Impulse-radio ultra-wideband) radar, we observed that the proposed method performed a successful real-time vital sign detection of a walking individual.

참고자료

· 없음