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DSP를 이용한 비 접촉식 도플러 바이오 레이더 생체신호 모니터링 시스템 임베디드 하드웨어의 개발
DSP Embeded Hardware for Non-contact Bio-radar Heart and Respiration Rate Monitoring System 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SP, 신호처리, v.47 no.4=no.334, 2010년, pp.97 - 104  

김진승 (국민대학교 전자공학부) ,  장병준 (국민대학교 전자공학부) ,  김기두 (국민대학교 전자공학부)

초록
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본 논문에서는 비접촉식 도플러 바이오 레이더의 신호처리 시스템을 임베디드 하드웨어를 구현하였다. 실시간 처리를 빠르고 정확하게 수행할 수 있도록 DSP에 적합한 고속 알고리즘을 사용하여 구현하고 그 성능을 PC에서와 비교하였다. 영점에서 발생하는 데이터 손실 문제를 피하기 위하여 quardrature combining을 적용하였으며, 여러 가지 quardrature combining 방법 중에 DSP 실시간 연산에 적합한 알고리즘으로 arctangent combining을 선정하였다. IQ 신호의 원하는 DC 성분을 획득하면서 ADC에 다이나믹 레인지를 넘지 않도록 DC offset compensation 기법을 제안하였다. Texas Instrument 사의 C6711 DSP와 외장 12bit ADC를 사용하였고 최적화된 elliptic 필터를 설계하였으며 다양한 형태의 수신파형에서 심박수의 검출을 위하여 rate finding 블록에는 자기상관을 적용하는 알고리즘을 적용하였다. ECG와 측정값을 비교함으로 전체 시스템의 성능을 검증 하였고, 이를 통해 상용 가능한 휴대기기로 제작할 수 있도록 측정 거리의 변화에 상관없이 신뢰할 수 있는 시스템을 구축하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we provide an embedded type non-contact bio-radar heart and respiration rate monitoring system. We implemented the rate finding algorithm into the embedded system. The high-speed and reliable real-time signal processor is then tested. To avoid null-point data loss problem, we applied ...

주제어

#비접촉식 바이오 레이더   #호흡 및 심박수 모니터링  

참고문헌 (10)

  1. 강성욱, 이성호, "유헬스의 경제적 효과와 성장전략," 삼성경제연구소, Issue paper 2007년 7월. 

  2. Mohammad Shaifur Rahman, Byung-Jun Jang, and Ki-Doo Kim, "Quadrature Channel Combining for Doppler Radar Cardiopulmonary Monitoring System," UKC2008, San Diego, August 2008. 

  3. Mohammad Shaifur Rahman, Jin-Seung Kim, Byung-Jun Jang, and Ki-Doo Kim, "A New Digital Signal Processor for Doppler Radar Cardiopulmonary Monitoring System," ICECE 2008, Dhaka, December 2008. 

  4. Yong-Jin Lee, Byung-Jun Jang, Jong-Gwan Yook, "호흡 및 심박수 측정을 위한 비 접촉 방식의 2.4 GHz바이오 레이더 시스템," 한국전자공학회 논문지, 제 19 권, 제 2 호, pp. 191-198, 2008 2월. 

  5. A. D. Droitcour, "Non-contact measurement of heart and respiration rates with a single-chip microwave doppler radar," Ph.D Dissertation, Stanford University, 2006. 

  6. J. Muehlsteff, J. Thijs, R. Pinter, G. Morren, G. Muesch, "A handheld device for simultaneous detection of electrical and mechanical cardio -vascular activities with synchronized ECG and CW-Doppler Radar," IEEE EMBS Cit Internationale, Lyon, France August 23-26, 2007. 

  7. American Heart Association, "Heart beat signal recognition," US Patent 20090043216. 

  8. John C. Lindon, Jeremy K. Nicholson, Elaine Holmes, "The handbook of metabonomics and metabolomics," Elsevier, p. 203, 2007. 

  9. Byung-Kwon Park, O. B. Lubecke and V. M. Lubecke, "Arctangent Demodulation With DC Offset Compensation in Quadrature Doppler Radar Receiver Systems," IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, vol. 55, no. 5, pp. 1073-1079, MAY 2007. 

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  10. R. Moraes and D. H. Evans, "Compensation for phase and amplitude imbalance in quadrature Doppler signals," Ultrasound Med. Biol., vol. 22, pp. 129-137, 1996. 

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