الرئيسية / تحسين أداء رادار FMCW لمعالجة الإشارات الحيوية في جسم الإنسان

تحسين أداء رادار FMCW لمعالجة الإشارات الحيوية في جسم الإنسان

اسم الباحث:

م. سعاد فرج دوار

عنوان البحث: تحسين أداء رادار FMCW لمعالجة الإشارات الحيوية في جسم الإنسان

عنوان البحث باللغة الانكليزية :

Improving FMCW Radar Performance for bioSignals Processing in Human Body

اسم المشرف :د.م. عبد الكريم السالم-  د.م. ياسر عملة

العام:2020

القسم:الهندسة الإلكترونية والاتصالات

الملخص:

يتزايد الاهتمام بمراقبة الإشارات الحيوية عن بُعد بالاعتماد على الرادار وباستخدام العديد من التقنيات الرادارية مثل  UWB،CW  و FMCW. وفي حين تعمل كلُّ هذه التقنيات بشكلٍ جيد في ظلِّ بيئاتٍ وظروفٍ مُحكمة، هناك حاجة إلى مواجهة العديد من التحدِّيات لجعل هذه الأنظمة موثوقة وفعَّالة بما يكفي لنشرها في تجهيزات العالم الحقيقيِّ. وتشمل هذه التحدِّيات التعامل مع تأثير حركة الجسم العشوائيَّة وحركة الرادار، والإلغاء الفعَّال لتوافقيات إشارة التنفس والحصول على قياساتٍ متماسكة في بيئةٍ غنيَّة بالضجيج الثابت والتداخل وما إلى ذلك. وبشكلٍ عام، يتطلب التعامل مع هذه التحديات المزيد من قدرات معالجة الإشارة، واستخدام شرائح متعددة للرادار أو الجمع بين الرادارات وطرائق الاستشعار الأخرى [6].

تمَّ في هذه الدراسة تحليل الإشارات الحيوية لجسم الإنسان (معدل التنفس ومعدل ضربات القلب) ومحاكاة سلوك هذه الإشارات، وتأثير حركة جدار الصدر الناتجة عنها على دقة قياس مسافة الشخص عن الرادار.

كما تمَّ تصميم نموذج Simulink مُوسَّع لرادارFMCW  باستخدام برنامج Matlab. والنموذج محدَّد بالكامل ويحتوي على أجزاءٍ متعددة: توليد إشارة FMCW، إرسال الإشارة، قناة الانتشار والهدف، استقبال الإشارة ومن ثم عملية الترشيح ومعالجة الإشارة من أجل الحصول على المعدلات الحيوية للهدف. إذ تمَّ عرض وصف للنموذج ونتائج المحاكاة باعتبار جسم الإنسان مكون من ثلاثة أهداف: مهتز لإشارة التنفس، مهتز لإشارة ضربات القلب، وإشارة ضجيج ثابت. ويُستخدم هذا النموذج لتحديد المعالم الرئيسة للكتل الوظيفية للرادار في محاكاة على مستوى النظام [43].

وتمَّ استخدام خوارزمية MUSIC وخوارزمية Fast MUSIC من أجل معالجة الإشارة. وبالمقارنة فيما بينهما تبيّن أن خوارزمية Fast MUSIC تُحسّن الأداء العامِّ لمنصَّة الرادار المصمَّمة، وتزيد من سرعة استحصال قيم المعدلات الحيويَّة.

بالإضافة لذلك أجرينا تحسيناً من ناحية زيادة مسافة الكشف عن الأهداف، وذلك من خلال زيادة تركيز حزمة الأمواج المرسلة، عبر زيادة عدد الهوائيَّات المستخدمة في مصفوفة هوائيات الإرسال والاستقبال.

 

 

الكلمات المفتاحية: رادار موجة مستمرة معدَّلة ترددياً، إشارة حيوية، معدَّل التنفس، معدَّل نبض القلب، المعادلة الراداريَّة، نظام مراقبة بدون تماس، خوارزميَّة التصنيف المتعدِّد للإشارات.

التحميل