MIMO FMCWレーダを用いた人物位置推定と自己相関に基づく呼吸検出

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2023-02-21
• タイトル: MIMO FMCWレーダを用いた人物位置推定と自己相関に基づく呼吸検出
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Human Detection and Localization and Autocorrelation-based Respiration Detection Using MIMO FMCW Radar
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: 位置推定
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 慶應義塾大学大学院理工学研究科
• 著者所属: 慶應義塾大学大学院理工学研究科
• 著者所属: 慶應義塾大学理工学部情報工学科
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Graduate School of Science and Technology, Keio University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Graduate School of Science and Technology, Keio University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Department of Computer and Information Science, Keio University
• 著者名: 北川, 月子; 遠藤, 康司; 大槻, 知明
• 著者名(英): Tsukiko, Kitagawa; Koji, Endo; Tomoaki, Ohtsuki
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 生体信号は健康状態を反映し，高精度に検出することで医療やヘルスケア分野への様々な応用が期待されている．特に呼吸は重要な生体信号の一つであり，呼吸モニタリングにより生存確認や呼吸障害検知等が可能となる．長時間のモニタリングなど実生活では非接触測定が好ましく，非接触で呼吸数を推定する手法として，レーダを用いた呼吸検出法に注目が集まっている．しかし，レーダを用いた呼吸検出の従来法では，1 回の呼吸に対して複数のピークが生じる場合や，レーダが被験者に正対せず，呼吸成分の SNR (Signal-to-Noise Ratio) が低くなる場合は，呼吸検出精度が劣化するという問題がある．この問題に対し，本研究では MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) レーダを用いた人物位置推定と自己相関に基づく呼吸検出法を提案する．提案法では受信信号の相関に基づき被験者の位置を検出し，被験者の呼吸による胸壁の変動情報を含む複数の信号を用いて自己相関により呼吸数を推定する．被験者の位置に相当する複数の信号を呼吸数推定に用いることで空間ダイバーシチ効果が期待される．提案法の特性評価として，被験者 5 人に対し，ベッドで仰向けに寝ている状態で呼吸を検出した．結果として，MIMO FMCW レーダを用いた提案法は従来法の人物位置推定精度を改善し，全測定時間で高精度に呼吸数を推定することを確認した．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: Vital signs could provide crucial information on our health, and their accurate detection is expected to apply in the medical and healthcare fields. In particular, respiration is one of the most important vital signs, and respiration monitoring it can confirm survival and detect breathing problems. Since non-contact measurement is preferable in real life, such as long-term monitoring, various respiration detection methods using radar have been attracting attention. However, conventional radar-based methods suffer from performance degradation when the subject is not directly in front of the radar or when multiple peaks are generated for one breath. In this research, we propose a human detection and localization and autocorrelation-based respiration detection method using MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) Radar. The proposed method detects the human location based on the correlation of received signals and estimates the respiration rates by autocorrelation using multiple signals that include information of chest movements caused by the subject’s breathing. By using multiple signals corresponding to the human location for respiratory rate estimation, space diversity effect is expected. To evaluate the characteristics of the proposed method, respiration was detected in five subjects while they were lying on their backs in bed. As a result, it was confirmed that the proposed method using the MIMO FMCW radar estimated the respiratory rate with high accuracy during the entire measurement time.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AA11838947
• 書誌情報: 研究報告ユビキタスコンピューティングシステム（UBI）; 巻 2023-UBI-77, 号 2, p. 1-6, 発行日 2023-02-21
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2188-8698
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会