技術名稱 基於無線通訊裝置之生理雷達
計畫單位 國立高雄科技大學
計畫主持人 彭康峻
技術簡介
本生理雷達技術之發展目標在於以最簡單且最低成本之方式直接運用現有商用無線通訊裝置及其通訊訊號進行非接觸式(non-contact)之人體生理資訊偵測,可偵測之生理資訊包含呼吸頻率以及心跳頻率。
此生理雷達技術之核心為利用無線通訊系統之解調通訊訊號搭配誤差向量振幅(error vector magnitude, EVM)演算法,此演算法能夠在完全不影響無線通訊系統原有通訊功能之情況下自無線通訊系統接收訊號當中萃取出該無線通訊裝置周圍人體之生理資訊。由於本技術只需對於無線通訊之接收解調訊號進行誤差向量振幅演算即可偵測生理資訊,因此與現有商用無線通訊裝置具有絕佳之相容性,可直接運用於任意之無線通訊裝置,包括無線通訊基地站、Wi-Fi AP、行動電話、智慧型手錶或是物連網(IoT)裝置,使這些無線通訊裝置具備生理資訊偵測之能力且無須修改原有通訊電路。此外,本技術在偵測過程中無須預先知道原始通訊訊號之資訊,因此具備了盲偵測(blind detection)之能力,這也意味著本生理雷達技術可同時具備主動式(active)以及被動式(passive)兩種生理偵測模式,這種雙模式偵測能力是先前之生理雷達技術所難以達成。
基於無線通訊裝置之生理雷達技術的偵測靈敏度極佳,在主動模式下,實驗團隊以-30 dBm (1 μW)之極低功率無線通訊訊號即可準確偵測9公尺外之人體生理資訊,或以10 dBm (10 mW)之無線通訊訊號穿透15公分厚鋼筋強化水泥(reinforced concrete)牆準確偵測到牆後面4公尺處人體之生理資訊,上述兩種測試條件之心跳偵測準確率分別可達93.2 %以及92.3 %以上。在被動模式下(意即盲偵測),本技術能夠使無線通訊裝置盲偵測到15公分厚強化水泥牆後方6公尺處人體之生理資訊,在此偵測範圍內之心跳偵測準確率都可達89.3 %以上。
科學突破性
基於無線通訊裝置之生理雷達之關鍵突破技術為利用一個精簡之演算法直接從無線通訊裝置所接收之通訊訊號中萃取出周圍人體之生理資訊。相較於傳統生理雷達需要專用之微波電路,本技術之演算法可以直接應用在商用無線通訊裝置上且無須修改電路。此外,本技術還可以盲偵測出無線通訊裝置周圍人體之生理資訊。
產業應用性
基於無線通訊裝置之生理雷達技術可直接運用於社會大眾經常使用之無線通訊裝置,因此容易被一般社會大眾所接受,促使智慧城市以及智慧醫療等未來夢想早日實現。此外,本技術之演算法完全不需要修改或額外增加商用無線通訊裝置當中的電路即可讓其具備生理偵測能力,因此可以避免增加成本、增加耗電及電磁干擾等問題。
關鍵字 生理雷達 生理感測器 非接觸式生理偵測 無線通訊 都普勒雷達 呼吸監測 心跳監測 智慧住宅 Wi-Fi基地台 小細胞基地台
備註
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