隔空测心跳:毫米波雷达是怎么做到不碰你也能测体征的
一、背景:现有监测方式的局限
接触式监测设备(心电电极、指夹式血氧仪、可穿戴手环等)依赖被监测对象主动配合佩戴,长期使用中容易出现依从性下降、皮肤不适、遗忘佩戴或主观抗拒等问题,在老年群体、术后患者等场景中尤为明显。基于摄像头的视觉监测虽然实现了物理层面的非接触,但存在图像采集带来的隐私顾虑,且监测效果依赖光照条件,在卧室等隐私敏感或低照度场景中适用性有限。
在此背景下,基于毫米波雷达的非接触式生命体征监测技术,成为兼顾监测连续性、用户依从性与隐私保护的技术路径之一。
二、技术原理
2.1 毫米波雷达探测基础
毫米波雷达通过天线持续发射高频电磁波信号,信号遇到探测范围内的物体(含人体)后发生反射,雷达接收反射信号并与发射信号进行比对分析,从而获取目标的距离、角度等信息。自连科技ASK824采用24GHz频段毫米波雷达,调制方式为调频连续波(FMCW),探测距离0.3~2.5米,探测角度水平60°、俯仰80°。
2.2 生命体征信号提取原理
人体心跳与呼吸会引起胸腔和体表产生周期性的微小位移,这类位移幅度极小、肉眼无法察觉,但会导致雷达发射信号与反射信号之间产生细微的相位差。雷达通过持续采集这一相位变化的周期性规律,将其解调为呼吸频率与心率数据;同时结合反射信号整体的变化幅度与分布特征,判断被监测对象是否存在体动,以及是否处于在床或离床状态。
2.3 与其他监测方式的技术对比
监测方式 | 是否接触人体 | 是否依赖光照 | 是否采集图像 | 长期依从性 |
心电电极 / 指夹式设备 | 是 | 不依赖 | 否 | 较低,需主动佩戴 |
摄像头视觉监测 | 否 | 依赖 | 是,存在隐私顾虑 | 中等,受安装位置及遮挡影响 |
毫米波雷达监测 | 否 | 不依赖 | 否 | 较高,无需被监测对象主动配合 |
- 产品实现:ASK824技术规格
参数项 | 规格 |
雷达频段 | 24GHz |
调制方式 | 调频连续波(FMCW) |
探测距离 | 0.3~2.5米 |
探测角度 | 水平60°,俯仰80° |
监测指标 | 心率、呼吸、体动、离床/在床状态 |
数据传输 | WiFi(2.4G/5G双频段,802.11a/b/g/n)+ MQTT协议 |
报警功能 | 心率/呼吸异常报警;作息异常/起夜未归报警 |
主处理器 | ARM Cortex M4 |
外形尺寸 | 115×115×30mm |
重量 | 110g |
供电 | DC5V/1A |
工作温度 | -20°C~75°C |
管理界面 | 支持移动端及服务端网页(Web)显示管理 |
采集到的数据通过WiFi与MQTT协议实时上传至自连科技无感生命体征监测管理平台,平台提供实时看板、历史趋势分析、分级权限管理及AI健康分析(辅助参考,不构成诊断结论)等功能,形成从感知层到应用层的完整技术链路。
四、应用场景
依托上述技术特性,该方案可适用于以下场景:
- 心脏问题预警:持续监测心率变化趋势,为异常波动提供早期提示;
- 睡眠监控监测:以非接触方式记录睡眠期间的呼吸与体动情况,不影响睡眠质量;
- 慢病康复护理:为需要长期观察生命体征变化趋势的慢病或术后康复人群提供持续监测手段;
- 智慧养老辅助:应用于养老机构与居家养老场景,辅助护理人员及家属掌握老年人状态;
- 智能家居:作为家庭健康管理的组成部分,与其他健康监测设备协同工作。
五、结语
非接触式生命体征监测技术的核心价值,在于让"持续监测"与"不打扰日常生活"不再是相互矛盾的两个目标。毫米波雷达凭借非接触、不依赖光照、不采集图像的技术特性,为医疗、养老、家庭健康管理等场景提供了一条兼顾监测连续性与用户体验的技术路径。
需要说明的是,上述技术与产品用于辅助监测与参考,不构成医疗诊断,具体健康判断仍需由专业医疗人员做出。