RIS-4D生物雷达多人体定位与生命体征监测

来源：信号处理杂志 2024年第2期北京时间：

作者：金添, 李志, 戴永鹏, 宋勇平

摘要：非接触式生命体征监测是一种可以被广泛用于健康医疗、辅助生活、汽车交通、搜索救援和公共安全的新兴技术。在本文工作中，我们开发了RIS-4D生物雷达用于非接触式生命体征监测，提出了同时定位多个人体目标以及监测对应的呼吸和心跳微动信号的方法，具有低成本、低能耗、可编程、易部署的优势。该系统利用可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface，RIS）天线动态操纵电磁波进行波束形成和三维雷达成像，从而实现对多个人体目标的三维空间定位，然后从时间维度上的连续回波中提取呼吸和心跳信号。“三维空间”+“一维时间”形成的四维时空高分辨率信息使得该RIS-4D生物雷达能够多维度感知目标和环境。空间波束形成使得电磁波能量聚焦在人体胸腔位置，有助于减少杂波（四肢以及环境多径等杂波）造成的干扰和失真，从而提高生物雷达的探测性能。在真实室内办公环境中的实测数据对该系统和所提出方法进行了验证，实验结果表明，利用该系统可以准确地定位并监测多个受试者的呼吸和心跳微动信号，对瞬时心率和心变异率的监测结果进一步验证了该系统的有效性。所提出的RIS-4D生物雷达为非接触生理信号采集提供了一种多目标、多功能、高精度的实现方式。

关键词：生命体征, 生物雷达, 四维, 可重构智能表面, 定位