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前言

非接触式体征监测系统是一个基于毫米波雷达技术的智能监测系统，能够非接触式地监测人体的生命体征和环境参数。系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分基于STM32微控制器和R60ABD1雷达模块，软件部分包括单片机代码、移动应用和云平台服务。

本系统旨在解决城乡留守老人等特殊群体的健康监测问题，提供一种小型化、成本低且可靠的睡眠检测方案。通过毫米波雷达技术，实现对人体呼吸、心跳、体动和睡眠质量的非接触式监测，同时结合温湿度传感器和智能家居控制，为用户提供舒适的睡眠环境。

   当前国内外对非接触式睡眠监测系统的研究主要分为四种，一种是基于压力传感技术的床垫检测方式，另一种是针对人体红外信号对人体进行睡眠监测，最后一种就是基于无线电设备的睡眠监测技术，其中基于无线电设备的睡眠监测，主要包含两个方向，一个是光电成像方向，另一个是毫米波雷达方向。其中基于毫米波雷达的睡眠监测技术是最深入也是最成熟的，在毫米波雷达技术初期的应用中，主要是应用在智能驾驶汽车和目标测距等方面，随着对毫米波雷达技术的研究逐渐深入，出现了基于人体生命体征检测的生物毫米波雷达。生物毫米波雷达的工作原理是基于雷达信号的反射特性，通过接收到的人体胸腔反射后的回波，对回波信号进行复杂的算法与数据处理，最终得到人体生命体征信号。

        关于生物毫米波雷达的研究开始于上个世纪70年代，在1971年Bloice等人首次将生物毫米波雷达应用于婴儿的呼吸暂停的监测研究，这是目前全球公认的生物毫米波雷达在生物体征检测方面的最早应用研究。在国内，生命体征探测领域的生物毫米波雷达首次应用研究起步于第四军医大学，1998年，以远距离隔墙探测目标人体生命探测为主的第四军医大学生物医学工程王建琪教授带领他的研究团队开始了生物毫米波雷达的首次应用研究。

        目前，生物毫米波雷达的研究方向并不单单包括从雷达探测回波信号中提取生命体征的算法研究，更多的学者选择转向研究生物毫米波雷达在实际应用中的拓展研究。比如，在2020年，Emmi Turppa等人在芬兰VTT技术研究中心研究了FMCW雷达在不同睡眠场景下对生命体征信号的监测，将生物毫米波雷达与实际的睡眠呼吸检测相结合。在2022年，杭州电子科技大学的孙洁提出了一种CW雷达与FMCW雷达结合并基于波形能量结合呼吸率综合判断呼吸暂停。

研究内容

        本设计旨在设计一套用于满足乡村留守老人的部分养老健康需求的非接触式睡眠监测系统，该系统以STM32微处理器做系统核心，R60ABD1毫米波雷达监测人体睡眠时的呼吸、心跳、体动和睡眠；温湿度传感器监测室内环境；继电器模块和报警模块则分别负责室内环境的调节与异常数据的警报；同时搭建云平台和设计手机APP实现数据的远程监测。本设计主要研究内容如下：

1.雷达监测原理的分析：从毫米波雷达的工作原理、体征回波信号的数据的处理和睡眠算法等方面分析，从理论上验证采集呼吸、心跳等数据的可行性。

2.系统的整体方案设计：确定系统的整体框架设计，结合相关元器件的电气特性与通讯协议设计系统的供电线路与硬件之间的连接设计，根据功能进行模块化程序设计，同时完成原理图与PCB的制作。

3.云平台和手机APP设计：选择OneNET平台和uni-app框架分别设计该系统的云平台和手机APP。

4.验证系统设计的性能：通过场景测试评估系统的稳定程度与准确性。
 

硬件展示

元器件介绍

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