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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025023864
(43)【公開日】2025-02-17
(54)【発明の名称】バイタルサインの検出システム及び検出方法
(51)【国際特許分類】
G01S 13/58 20060101AFI20250207BHJP
G01S 13/536 20060101ALI20250207BHJP
A61B 5/113 20060101ALI20250207BHJP
G01S 13/56 20060101ALN20250207BHJP
【ＦＩ】
G01S13/58
G01S13/536
A61B5/113
G01S13/56
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024135478
(22)【出願日】2024-08-14
(31)【優先権主張番号】112129272
(32)【優先日】2023-08-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(71)【出願人】
【識別番号】520307104
【氏名又は名称】稜研科技股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＴＭＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100081961
【弁理士】
【氏名又は名称】木内 光春
(74)【代理人】
【識別番号】100112564
【弁理士】
【氏名又は名称】大熊 考一
(74)【代理人】
【識別番号】100163500
【弁理士】
【氏名又は名称】片桐 貞典
(74)【代理人】
【識別番号】230115598
【弁護士】
【氏名又は名称】木内 加奈子
(72)【発明者】
【氏名】張 書維
(72)【発明者】
【氏名】郭 ▲シュァン▼宏
【テーマコード（参考）】
4C038
5J070
【Ｆターム（参考）】
4C038PP01
4C038PP05
4C038PQ03
5J070AB15
5J070AB20
5J070AC01
5J070AC02
5J070AD05
5J070AE09
5J070AF03
5J070AH34
(57)【要約】 （修正有）
【課題】バイタルサインの検出システム及び検出方法を提供する。
【解決手段】方法は、第１のレーダを介して第１の無線周波数信号を送信し、第１の無線周波数信号に対応する第１のレーダ信号を受信することと；第１のレーダ信号に対して同相直交復調を実行し、第１の受信同相成分及び第１の受信直交成分を取得することと；第１の受信同相成分と第１のシンボルに対して第１の畳み込み演算を実行し、第１の畳み込み演算の第１の結果に対して第１の積和演算を実行し、第１の累積値を取得することと；第１の受信直交成分と第１のシンボルに対して第２の畳み込み演算を実行し、第２の畳み込み演算の第２の結果に対して第２の積和演算を実行し、第２の累積値を取得することと；第１の累積値と第２の累積値に基づいて、バイタルサインを生成することと、を含む。
【選択図】図６
【解決手段】方法は、第１のレーダを介して第１の無線周波数信号を送信し、第１の無線周波数信号に対応する第１のレーダ信号を受信することと；第１のレーダ信号に対して同相直交復調を実行し、第１の受信同相成分及び第１の受信直交成分を取得することと；第１の受信同相成分と第１のシンボルに対して第１の畳み込み演算を実行し、第１の畳み込み演算の第１の結果に対して第１の積和演算を実行し、第１の累積値を取得することと；第１の受信直交成分と第１のシンボルに対して第２の畳み込み演算を実行し、第２の畳み込み演算の第２の結果に対して第２の積和演算を実行し、第２の累積値を取得することと；第１の累積値と第２の累積値に基づいて、バイタルサインを生成することと、を含む。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
動力ビークルに適用されるバイタルサインの検出システムであって、
第１のレーダと、
前記第１のレーダに通信可能に接続されたサーバであって、
前記第１のレーダを介して第１の発信同相成分及び第１の発信直交成分を含む第１の無線周波数信号を送信し、前記第１の無線周波数信号に対応する第１のレーダ信号を受信することと、
前記第１のレーダ信号に対して同相直交復調を実行し、第１の受信同相成分及び第１の受信直交成分を取得することと、
前記第１の受信同相成分と前記第１の発信直交成分に対応する第１のシンボルに対して第１の畳み込み演算を実行し、前記第１の畳み込み演算の第１の結果に対して第１の積和演算を実行し、第１の累積値を取得することと、
前記第１の受信直交成分と前記第１の発信直交成分に対応する前記第１のシンボルに対して第２の畳み込み演算を実行し、前記第２の畳み込み演算の第２の結果に対して第２の積和演算を実行し、第２の累積値を取得することと、
前記第１の累積値と前記第２の累積値に基づいて、第１の処理信号を生成することと、
前記第１の処理信号に基づいて、前記第１のレーダに対応するバイタルサインを生成し、前記バイタルサインを出力することであって、前記第１の発信直交成分の前記第１のシンボルは、前記第１の発信同相成分の発信同相シンボルと直交し、前記第１のシンボルは平均値が０のシンボルであることと、
を実行するように構成された前記サーバと、を含む、検出システム。
第１のレーダと、
前記第１のレーダに通信可能に接続されたサーバであって、
前記第１のレーダを介して第１の発信同相成分及び第１の発信直交成分を含む第１の無線周波数信号を送信し、前記第１の無線周波数信号に対応する第１のレーダ信号を受信することと、
前記第１のレーダ信号に対して同相直交復調を実行し、第１の受信同相成分及び第１の受信直交成分を取得することと、
前記第１の受信同相成分と前記第１の発信直交成分に対応する第１のシンボルに対して第１の畳み込み演算を実行し、前記第１の畳み込み演算の第１の結果に対して第１の積和演算を実行し、第１の累積値を取得することと、
前記第１の受信直交成分と前記第１の発信直交成分に対応する前記第１のシンボルに対して第２の畳み込み演算を実行し、前記第２の畳み込み演算の第２の結果に対して第２の積和演算を実行し、第２の累積値を取得することと、
前記第１の累積値と前記第２の累積値に基づいて、第１の処理信号を生成することと、
前記第１の処理信号に基づいて、前記第１のレーダに対応するバイタルサインを生成し、前記バイタルサインを出力することであって、前記第１の発信直交成分の前記第１のシンボルは、前記第１の発信同相成分の発信同相シンボルと直交し、前記第１のシンボルは平均値が０のシンボルであることと、
を実行するように構成された前記サーバと、を含む、検出システム。
【請求項2】
前記サーバに通信可能に接続された第２のレーダをさらに含み、
前記サーバは、
前記第２のレーダを介して第２の無線周波数信号を送信し、前記第２の無線周波数信号に対応する第２のレーダ信号を受信することと、
前記第２のレーダ信号に対して前処理を実行し、第２の処理信号を取得することと、
前記第１の処理信号及び前記第２の処理信号に基づいて、前記バイタルサインを生成することと、
をさらに実行するように構成される、請求項１に記載の検出システム。
前記サーバは、
前記第２のレーダを介して第２の無線周波数信号を送信し、前記第２の無線周波数信号に対応する第２のレーダ信号を受信することと、
前記第２のレーダ信号に対して前処理を実行し、第２の処理信号を取得することと、
前記第１の処理信号及び前記第２の処理信号に基づいて、前記バイタルサインを生成することと、
をさらに実行するように構成される、請求項１に記載の検出システム。
【請求項3】
前記サーバは、
前記第１の処理信号の第１の電力成分が閾値より大きく、かつ前記第２の処理信号の第２の電力成分が前記閾値以下であることに応答して、前記第１の処理信号から前記第２の処理信号を減算し、前記第１のレーダに対応する前記バイタルサインを取得することと、
前記第１の電力成分が前記閾値以下であることに応答して、目標が存在しないと判断し、検出結果を生成することと、
をさらに実行するように構成される、請求項２に記載の検出システム。
前記第１の処理信号の第１の電力成分が閾値より大きく、かつ前記第２の処理信号の第２の電力成分が前記閾値以下であることに応答して、前記第１の処理信号から前記第２の処理信号を減算し、前記第１のレーダに対応する前記バイタルサインを取得することと、
前記第１の電力成分が前記閾値以下であることに応答して、目標が存在しないと判断し、検出結果を生成することと、
をさらに実行するように構成される、請求項２に記載の検出システム。
【請求項4】
前記サーバは、
前記動力ビークルに通信可能に接続されてダッシュボード情報を取得し、前記ダッシュボード情報に基づいて、ルックアップテーブルをクエリして、振動周波数を取得することと、
前記振動周波数に基づいて前記第１の処理信号を処理し、前記バイタルサインを取得することと、
をさらに実行するように構成される、請求項１に記載の検出システム。
前記動力ビークルに通信可能に接続されてダッシュボード情報を取得し、前記ダッシュボード情報に基づいて、ルックアップテーブルをクエリして、振動周波数を取得することと、
前記振動周波数に基づいて前記第１の処理信号を処理し、前記バイタルサインを取得することと、
をさらに実行するように構成される、請求項１に記載の検出システム。
【請求項5】
前記ダッシュボード情報は、エンジン回転数を含む、
請求項４に記載の検出システム。
請求項４に記載の検出システム。
【請求項6】
前記第１の無線周波数信号の前記第１の発信直交成分の前記第１のシンボルは、前記第２の無線周波数信号の第２の発信直交成分の第２のシンボルと互いに直交する、
請求項２に記載の検出システム。
請求項２に記載の検出システム。
【請求項7】
前記第１の無線周波数信号及び前記第２の無線周波数信号は、直交周波数分割多重信号である、
請求項２に記載の検出システム。
請求項２に記載の検出システム。
【請求項8】
前記サーバは、
前記第１の結果に基づいて、第１の差分演算を実行し、第１の差分を取得することと、
前記第１の差分と前記第２の累積値との比を算出して、前記第１の処理信号を生成することと、
をさらに実行するように構成される、請求項１に記載の検出システム。
前記第１の結果に基づいて、第１の差分演算を実行し、第１の差分を取得することと、
前記第１の差分と前記第２の累積値との比を算出して、前記第１の処理信号を生成することと、
をさらに実行するように構成される、請求項１に記載の検出システム。
【請求項9】
前記サーバは、
前記第１のレーダ信号に対してローパスフィルタリングを実行し、前記第１の処理信号を取得すること、
をさらに実行するように構成される、請求項１に記載の検出システム。
前記第１のレーダ信号に対してローパスフィルタリングを実行し、前記第１の処理信号を取得すること、
をさらに実行するように構成される、請求項１に記載の検出システム。
【請求項10】
前記バイタルサインは、位置の変化を示す経時変化信号を含む、
請求項１に記載の検出システム。
請求項１に記載の検出システム。
【請求項11】
動力ビークルに適用されるバイタルサインの検出方法であって、
第１のレーダを介して第１の発信同相成分及び第１の発信直交成分を含む第１の無線周波数信号を送信し、前記第１の無線周波数信号に対応する第１のレーダ信号を受信することと、
前記第１のレーダ信号に対して同相直交復調を実行し、第１の受信同相成分及び第１の受信直交成分を取得することと、
前記第１の受信同相成分と前記第１の発信直交成分に対応する第１のシンボルに対して第１の畳み込み演算を実行し、前記第１の畳み込み演算の第１の結果に対して第１の積和演算を実行し、第１の累積値を取得することと、
前記第１の受信直交成分と前記第１の発信直交成分に対応する前記第１のシンボルに対して第２の畳み込み演算を実行し、前記第２の畳み込み演算の第２の結果に対して第２の積和演算を実行し、第２の累積値を取得することと、
前記第１の累積値と前記第２の累積値に基づいて、第１の処理信号を生成することと、
前記第１の処理信号に基づいて、前記第１のレーダに対応するバイタルサインを生成し、前記バイタルサインを出力することであって、前記第１の発信直交成分の前記第１のシンボルは、前記第１の発信同相成分の発信同相シンボルと直交し、前記第１のシンボルは平均値が０のシンボルであることと、
を含む、検出方法。
第１のレーダを介して第１の発信同相成分及び第１の発信直交成分を含む第１の無線周波数信号を送信し、前記第１の無線周波数信号に対応する第１のレーダ信号を受信することと、
前記第１のレーダ信号に対して同相直交復調を実行し、第１の受信同相成分及び第１の受信直交成分を取得することと、
前記第１の受信同相成分と前記第１の発信直交成分に対応する第１のシンボルに対して第１の畳み込み演算を実行し、前記第１の畳み込み演算の第１の結果に対して第１の積和演算を実行し、第１の累積値を取得することと、
前記第１の受信直交成分と前記第１の発信直交成分に対応する前記第１のシンボルに対して第２の畳み込み演算を実行し、前記第２の畳み込み演算の第２の結果に対して第２の積和演算を実行し、第２の累積値を取得することと、
前記第１の累積値と前記第２の累積値に基づいて、第１の処理信号を生成することと、
前記第１の処理信号に基づいて、前記第１のレーダに対応するバイタルサインを生成し、前記バイタルサインを出力することであって、前記第１の発信直交成分の前記第１のシンボルは、前記第１の発信同相成分の発信同相シンボルと直交し、前記第１のシンボルは平均値が０のシンボルであることと、
を含む、検出方法。
【請求項12】
第２のレーダを介して第２の無線周波数信号を送信し、前記第２の無線周波数信号に対応する第２のレーダ信号を受信することと、
前記第２のレーダ信号に対して前処理を実行し、第２の処理信号を取得することと、
前記第１の処理信号及び前記第２の処理信号に基づいて、前記バイタルサインを生成することと、
をさらに含む、請求項１１に記載の検出方法。
前記第２のレーダ信号に対して前処理を実行し、第２の処理信号を取得することと、
前記第１の処理信号及び前記第２の処理信号に基づいて、前記バイタルサインを生成することと、
をさらに含む、請求項１１に記載の検出方法。
【請求項13】
前記第１の処理信号の第１の電力成分が閾値より大きく、かつ前記第２の処理信号の第２の電力成分が前記閾値以下であることに応答して、前記第１の処理信号から前記第２の処理信号を減算し、前記第１のレーダに対応する前記バイタルサインを取得することと、
前記第１の電力成分が前記閾値以下であることに応答して、目標が存在しないと判断し、検出結果を生成することと、
をさらに含む、請求項１２に記載の検出方法。
前記第１の電力成分が前記閾値以下であることに応答して、目標が存在しないと判断し、検出結果を生成することと、
をさらに含む、請求項１２に記載の検出方法。
【請求項14】
前記動力ビークルからダッシュボード情報を取得し、前記ダッシュボード情報に基づいて、ルックアップテーブルをクエリして、振動周波数を取得することと、
前記振動周波数に基づいて前記第１の処理信号を処理し、前記バイタルサインを取得することと、
をさらに含む、請求項１１に記載の検出方法。
前記振動周波数に基づいて前記第１の処理信号を処理し、前記バイタルサインを取得することと、
をさらに含む、請求項１１に記載の検出方法。
【請求項15】
前記ダッシュボード情報は、エンジン回転数を含む、
請求項１４に記載の検出方法。
請求項１４に記載の検出方法。
【請求項16】
前記第１の無線周波数信号の前記第１の発信直交成分の前記第１のシンボルは、前記第２の無線周波数信号の第２の発信直交成分の第２のシンボルと互いに直交する、
請求項１２に記載の検出方法。
請求項１２に記載の検出方法。
【請求項17】
前記第１の無線周波数信号及び前記第２の無線周波数信号は、直交周波数分割多重信号である、
請求項１２に記載の検出方法。
請求項１２に記載の検出方法。
【請求項18】
前記第１の累積値と前記第２の累積値に基づいて、前記第１の処理信号を生成する工程は、
前記第１の結果に基づいて、第１の差分演算を実行し、第１の差分を取得することと、
前記第１の差分と前記第２の累積値との比を算出して、前記第１の処理信号を生成することと、
を含む、請求項１１に記載の検出方法。
前記第１の結果に基づいて、第１の差分演算を実行し、第１の差分を取得することと、
前記第１の差分と前記第２の累積値との比を算出して、前記第１の処理信号を生成することと、
を含む、請求項１１に記載の検出方法。
【請求項19】
前記第１のレーダ信号に対してローパスフィルタリングを実行し、前記第１の処理信号を取得することをさらに含む、
請求項１１に記載の検出方法。
請求項１１に記載の検出方法。
【請求項20】
前記バイタルサインは、位置の変化を示す経時変化信号を含む、
請求項１１に記載の検出方法。
請求項１１に記載の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検出システム及び検出方法に関し、特に、バイタルサインの検出システム及び検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
バイタルサイン検出技術は、ヘルスケア、運転監視、在宅ケアなどの分野で使用することができる。従来のバイタルサイン監視システムは、ウェアラブルデバイスを通じて被験者のバイタルサインを測定することができるが、ウェアラブルデバイスは被験者に不快感を与える可能性がある。被験者の不快感を軽減するために、現在の監視システムは、無線周波数信号を使用して被験者のバイタルサインを測定するように改良されている。しかしながら、無線高周波信号を使用して測定されるバイタルサインは、局部発振器（ｌｏｃａｌ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，ＬＯ）の不具合、同相直交位相（ｉｎ－ｐｈａｓｅ ａｎｄ ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ，ＩＱ）の偏差、ＩＱゲインの不一致又は周波数の不一致などの要因の影響を受け、歪みが生じる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、動力ビークル内の被験者のバイタルサインを非接触な方法で検出することができる、バイタルサインの検出システム及び検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の動力ビークルに適用されるバイタルサインの検出システムは、第１のレーダと、サーバと、を備える。サーバは、第１のレーダに通信可能に接続され、第１のレーダを介して第１の無線周波数信号を送信し、第１の無線周波数信号に対応する第１のレーダ信号を受信することであって、第１の無線周波数信号は、第１の発信同相成分及び第１の発信直交成分を含むことと；第１のレーダ信号に対して同相直交復調を実行し、第１の受信同相成分及び第１の受信直交成分を取得することと；第１の受信同相成分と第１の発信直交成分に対応する第１のシンボルに対して、第１の畳み込み演算を実行し、第１の畳み込み演算の第１の結果に対して第１の積和演算を実行し、第１の累積値を取得することと；第１の受信直交成分と第１の発信直交成分に対応する第１のシンボルに対して、第２の畳み込み演算を実行し、第２の畳み込み演算の第２の結果に対して第２の積和演算を実行し、第２の累積値を取得することと；第１の累積値と第２の累積値に基づいて、第１の処理信号を生成することと；第１の処理信号に基づいて、第１のレーダに対応するバイタルサインを生成し、バイタルサインを出力することであって、第１の発信直交成分の第１のシンボルは、第１の発信同相成分の発信同相シンボルと直交し、第１のシンボルは平均値が０のシンボルであることと、ことを実行するように構成される。
【0005】
本発明の一実施形態において、上記検出システムは、第２のレーダをさらに含む。第２のレーダは、サーバに通信可能に接続され、サーバは、第２のレーダを介して第２の無線周波数信号を送信し、第２の無線周波数信号に対応する第２のレーダ信号を受信することと；第２のレーダ信号に対して前処理を実行し、第２の処理信号を取得することと；第１の処理信号及び第２の処理信号に基づいて、バイタルサインを生成することと、をさらに実行するように構成される。
【0006】
本発明の一実施形態において、上記サーバは、第１の処理信号の第１の電力成分が閾値より大きく、かつ第２の処理信号の第２の電力成分が閾値以下であることに応答して、第１の処理信号から第２の処理信号を減算し、第１のレーダに対応するバイタルサインを取得することと、をさらに実行するように構成される。
【0007】
本発明の一実施形態において、上記サーバは、動力ビークルに通信可能に接続されてダッシュボード情報を取得し、ダッシュボード情報に基づいて、ルックアップテーブルをクエリして、振動周波数を取得することと；振動周波数に基づいて第１の処理信号を処理し、バイタルサインを取得することと、をさらに実行するように構成される。
【0008】
本発明の一実施形態において、上記ダッシュボード情報は、エンジン回転数を含む。
【0009】
本発明の一実施形態において、上記第１の無線周波数信号の第１の発信直交成分の第１のシンボルは、第２の無線周波数信号の第２の発信直交成分の第２のシンボルと互いに直交する。
【0010】
本発明の一実施形態において、上記第１の無線周波数信号及び第２の無線周波数信号は、直交周波数分割多重信号である。
【0011】
本発明の一実施形態において、上記サーバは、第１の結果に基づいて、第１の差分演算を実行し、第１の差分を取得することと；第１の差分と第２の累積値との比を算出して、第１の処理信号を生成することと、をさらに実行するように構成される。
【0012】
本発明の一実施形態において、上記サーバは、第１のレーダ信号に対してローパスフィルタリングを実行し、第１の処理信号を取得することと、をさらに実行するように構成される。
【0013】
本発明の一実施形態において、上記バイタルサインは、位置の変化を示す経時変化信号を含む。
【0014】
本発明の動力ビークルに適用されるバイタルサインの検出方法は、第１のレーダを介して第１の無線周波数信号を送信し、第１の無線周波数信号に対応する第１のレーダ信号を受信することであって、第１の無線周波数信号は、第１の発信同相成分及び第１の発信直交成分を含むことと；第１のレーダ信号に対して同相直交復調を実行し、第１の受信同相成分及び第１の受信直交成分を取得することと；第１の受信同相成分と第１の発信直交成分に対応する第１のシンボルに対して、第１の畳み込み演算を実行し、第１の畳み込み演算の第１の結果に対して第１の積和演算を実行し、第１の累積値を取得することと；第１の受信直交成分と第１の発信直交成分に対応する第１のシンボルに対して、第２の畳み込み演算を実行し、第２の畳み込み演算の第２の結果に対して第２の積和演算を実行し、第２の累積値を取得することと；第１の累積値と第２の累積値に基づいて、第１の処理信号を生成することと；第１の処理信号に基づいて、第１のレーダに対応するバイタルサインを生成し、バイタルサインを出力することであって、第１の発信直交成分の第１のシンボルは、第１の発信同相成分の発信同相シンボルと直交し、第１のシンボルは平均値が０のシンボルであることと、ことを含む。
【0015】
本発明の一実施形態において、上記検出方法は、第２のレーダを介して第２の無線周波数信号を送信し、第２の無線周波数信号に対応する第２のレーダ信号を受信することと；第２のレーダ信号に対して前処理を実行し、第２の処理信号を取得する；第１の処理信号及び第２の処理信号に基づいて、バイタルサインを生成することと、をさらに含む。
【0016】
本発明の一実施形態において、上記検出方法は、第１の処理信号の第１の電力成分が閾値より大きく、かつ第２の処理信号の第２の電力成分が閾値以下であることに応答して、第１の処理信号から第２の処理信号を減算し、第１のレーダに対応するバイタルサインを取得することをさらに含む。
【0017】
本発明の一実施形態において、上記検出方法は、動力ビークルからダッシュボード情報を取得し、ダッシュボード情報に基づいて、ルックアップテーブルをクエリして、振動周波数を取得することと；振動周波数に基づいて第１の処理信号を処理し、バイタルサインを取得することと、をさらに含む。
【0018】
本発明の一実施形態において、上記ダッシュボード情報は、エンジン回転数を含む。
【0019】
本発明の一実施形態において、上記第１の無線周波数信号の第１の発信直交成分の第１のシンボルは、第２の無線周波数信号の第２の発信直交成分の第２のシンボルと互いに直交する。
【0020】
本発明の一実施形態において、上記第１の無線周波数信号及び第２の無線周波数信号は、直交周波数分割多重信号である。
【0021】
本発明の一実施形態において、上記第１の累積値と第２の累積値に基づいて、第１の処理信号を生成する工程は、第１の結果に基づいて、第１の差分演算を実行し、第１の差分を取得することと；第１の差分と第２の累積値との比を算出して、第１の処理信号を生成することと、を含む。
【0022】
本発明の一実施形態において、上記検出方法は、第１のレーダ信号に対してローパスフィルタリングを実行し、第１の処理信号を取得すること、をさらに含む。
【0023】
本発明の一実施形態において、上記バイタルサインは、位置の変化を示す経時変化信号を含む。
【発明の効果】
【0024】
以上に基づいて、本発明の検出システムは、レーダが不安定な環境において検出されるバイタルサインの精度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の一実施形態に係るバイタルサインの検出システムの概略図である。
【図2A】本発明の一実施形態に係る動力ビークルの概略図である。
【図2B】本発明の一実施形態に係る動力ビークルの概略図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るバイタルサインの検出方法のフロー図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るレーダの送信回路の回路図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るレーダの受信回路の回路図である。
【図6】本発明の一実施形態に係るバイタルサインの検出方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明の内容を理解しやすくするために、以下に本発明を実施することができる実施形態を例示する。さらに、可能な限り、図面及び実施形態において同じ符号を有する要素／構成要素／ステップは、同一または類似の部分を表す。
【0027】
図１は、本発明の一実施形態に係るバイタルサインの検出システム１０の概略図である。検出システム１０は、サーバ１００と、サーバ１００に通信可能に接続されたｉ個のレーダを含んで良く、ここで、ｉは任意の正の整数である。以下の記載では、Ｎは４であり、ｉ個のレーダは、レーダ２１０、レーダ２２０、レーダ２３０及びレーダ２４０を含んで良いと仮定する。レーダ２１０、レーダ２２０、レーダ２３０又はレーダ２４０は、同一又は類似の構造又は機能を有していて良い。検出システム１０は、目標のバイタルサインを検出するために用いることができ、ここで、バイタルサインは呼吸又は心拍を含むが、これに限定されるものではない。
【0028】
サーバ１００は、プロセッサ１１０、記憶媒体１２０及び送受信機１３０を含んで良い。プロセッサ１１０は、例えば、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ，ＣＰＵ）、又はその他のプログラム可能な汎用または専用マイクロ制御装置（ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ，ＭＣＵ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＤＳＰ）、プログラマブルコントローラ、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ，ＡＳＩＣ）、グラフィックス処理装置（ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ，ＧＰＵ）、画像信号プロセッサ（ｉｍａｇｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＩＳＰ）、画像処理ユニット（ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ，ＩＰＵ）、算術論理ユニット（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ，ＡＬＵ）、複合プログラマブルロジック装置（ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ，ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）、又は類似のコンポーネント又は上記コンポーネントの組み合わせである。プロセッサ１１０は、記憶媒体１２０及び送受信機１３０に接続され、記憶媒体１２０に記憶されている複数のモジュール及び各種アプリケーションプログラムにアクセスして実行することができる。
【0029】
記憶媒体１２０は、例えば任意の種類の固定型または移動可能なランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，ＲＯＭ）、フラッシュメモリ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ，ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ，ＳＳＤ）、又はプロセッサ１１０により実行できる複数のモジュール又は各種アプリケーションプログラムを保存可能な、類似のコンポーネント又は上記コンポーネントの組み合わせである。
【0030】
送受信機１３０は、無線または有線で信号を送信又は受信する。送受信機１３０はさらに、例えば、低雑音増幅、インピーダンス整合、周波数混合、アップ又はダウン周波数変換、フィルタリング、増幅及びその他類似の動作を実行することもできる。
【0031】
レーダ２１０は、送信回路２１１及び受信回路２１２を含んで良い。レーダ２１０は、送信回路２１１を介して目標に無線周波数信号を送信することができ、受信回路２１２を介して上記無線周波数信号に対応するレーダ信号（即ち：目標に送信された無線周波数信号の反射信号）を受信することができる。レーダ２２０、レーダ２３０又はレーダ２４０は、レーダ２１０と同一又は類似の構造又は機能を有していて良い。
【0032】
レーダは、動力ビークルに配置されて、動力ビークル内の目標に対して無線信号を発信及び受信することができる。検出システム１０が複数のレーダを含む場合、複数のレーダは、複数の異なる目標をそれぞれ検出するように構成することができる。図２Ａ及び２Ｂは、本発明の一実施形態に係る動力ビークル５００の概略図である。レーダ２１０、レーダ２２０、レーダ２３０及びレーダ２４０は、動力ビークル５００における異なる位置にそれぞれ配置されて良い。図２Ａを例にとると、レーダ２１０は、ダッシュボード又はフロントガラスの上縁（即ち：フロントガラスとルーフの接合部）に配置されて、座席３１（即ち：運転席）上の目標（例えば：目標３１１）を検出することができ、レーダ２２０は、フロントガラスの上縁に配置されて、座席３２（即ち：助手席）上の目標（例えば：目標３２１）を検出することができ、レーダ２３０は、運転席の背面に配置されて、座席３３上の目標を検出することができ、さらに、レーダ２４０は、助手席の背面に配置されて、座席３４上の目標を検出することができる。動力ビークルにおけるレーダの配置は、実際の必要性に応じて決定し、本発明はこれを限定するものではない。例えば検出する必要がある後部座席の乗員が後ろ向きの安全シートに座っている幼児又は乳児である場合、このうちの１つ又は複数のレーダは、図２Ｂで表されるように、レーダ２４０及び安全シート３４１などの安全シートに面して、動力ビークル車室の後部座席の位置上方のルーフ又は後部車両の窓の上縁に配置されて良い。
【0033】
一実施形態において、検出システム１０の複数のレーダは、動力ビークル５００におけるミラー位置にそれぞれ配置されて良い。例えば、レーダ２１０及びレーダ２２０は、動力ビークル５００の縦方向中心線５１０の相対位置にそれぞれ配置されて良く、レーダ２３０及びレーダ２４０は、動力ビークル５００の縦方向中心線５１０の相対位置にそれぞれ配置されて良く、レーダ２１０及びレーダ２３０は、動力ビークル５００の横方向中心線５２０の相対位置にそれぞれ配置されて良く、レーダ２２０及びレーダ２４０は、動力ビークル５００の横方向中心線５２０の相対位置にそれぞれ配置されて良い。
【0034】
図３は、本発明の一実施形態に係るバイタルサインの検出方法のフロー図であり、ここで、上記方法は、図１で表される検出システム１０により実施することができる。工程Ｓ３０１において、サーバ１００は、レーダ２１０（及び／又はレーダ２２０、２３０又は２４０）を介して無線周波数信号を送信し、無線周波数信号に対応するレーダ信号を受信する。無線周波数信号は、発信同相成分（ｉｎ－ｐｈａｓｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）及び発信直交成分（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を含んで良く、レーダ信号は、受信同相成分及び受信直交成分を含んで良い。
【0035】
一実施形態において、異なるレーダによって発せられる無線周波数信号の発信直交成分のシンボルは互いに直交して良く、つまり、異なる無線周波数信号の発信直交成分のシンボルの内積は０であって良い。また、発信直交成分のシンボルの平均値は０であって良い。例えば、レーダ２１０によって発せられる無線周波数信号の発信直交成分のシンボルが、周期的に繰り返される配列[1 1 1 1 1 1 1 1]であると仮定すると、レーダ２２０によって発せられる無線周波数信号の発信直交成分のシンボルは、周期的に繰り返される配列[1 1 1 1 -1 -1 -1 -1]であって良く、レーダ２３０によって発せられる無線周波数信号の発信直交成分のシンボルは、周期的に繰り返される配列[1 1 -1 -1 1 1 -1 -1]であって良く、さらに、レーダ２４０によって発せられる無線周波数信号の発信直交成分のシンボルは、周期的に繰り返される配列[1 -1 1 -1 1 -1 1 -1]であって良い。配列[1 1 1 1 1 1 1 1]、配列[1 1 1 1 -1 -1 -1 -1]、配列[1 1 -1 -1 1 1 -1 -1]及び配列[1 -1 1 -1 1 -1 1 -1]のうちの任意の２つの内積は０に等しい。また、配列[1 1 1 1 1 1 1 1]、配列[1 1 1 1 -1 -1 -1 -1]、配列[1 1 -1 -1 1 1 -1 -1]及び配列[1 -1 1 -1 1 -1 1 -1]のそれぞれの平均値は０に等しい。したがって、レーダ２１０、レーダ２２０、レーダ２３０及びレーダ２４０は互いに干渉しない。
【0036】
図４は、本発明の一実施形態に係るレーダの送信回路の回路図である。なお、図４では、レーダ２１０の送信回路２１１及びレーダ２２０の送信回路２２１（図１に図示されず）が同一の回路で実現されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、レーダ２１０の送信回路２１１及びレーダ２２０の送信回路２２１は、也互いに独立した別の回路で実現することもできる。
【0037】
送信回路２１１は、位相同期ループ回路４１、分周器４２、ミキサ４３、移相器４４、ミキサ４５及び加算器４６を含んで良い。位相同期ループ回路４１の入力端子は、信号源に接続されて信号Ｓ１を受信することができる。分周器４２の入力端子は、位相同期ループ回路４１の出力端子に接続されて良く、分周器４２の出力端子は、位相同期ループ回路４１の入力端子に接続されて良い。位相同期ループ回路４１が出力する信号の周波数は、信号Ｓ１の周波数のｊ倍であって良く、ここで、ｊは正の整数である。
【0038】
ミキサ４３の２つの入力端子は、高電位の電圧源ＶＤＤ及び位相同期ループ回路４１の出力端子にそれぞれ接続されて良い。移相器４４の入力端子は、位相同期ループ回路４１の出力端子に接続されて良い。ミキサ４５の２つの入力端子は、周期的に発振する信号Ｓ１の信号源及び移相器４４の出力端子にそれぞれ接続されて良い。加算器４６の２つの入力端子は、ミキサ４３の出力端子及びミキサ４５の出力端子にそれぞれ接続されて良い。一実施形態において、信号Ｓ１のシンボルは電圧源ＶＤＤ代表のシンボルと互いに直交して良く、信号Ｓ１のシンボルの平均値は０であって良い。例えば、電圧源ＶＤＤを周期的に繰り返される配列[1 1]とみなすことができる場合、信号Ｓ１のシンボルを周期的に繰り返される配列[1 -1]とみなすことができる。
【0039】
加算器４６の出力端子は、ハイパスフィルタ及びアンテナに接続されて良く、公式（１）に示すように、無線周波数信号ＶＴＸ（ｔ）を出力する。ここで、ＶＩ（ｔ）は、ミキサ４３によって出力される発信同相成分の経時変化値（又は発信同相シンボルともいう）を示し、ＶＱ（ｔ）は、ミキサ４５によって出力される発信直交成分の経時変化値（又は発信直交シンボルともいう）を示し、ωＬＯは、局部発振器の周波数を示す。ＶＩ（ｔ）とＶＱ（ｔ）は互いに直交して良く、ＶＩ（ｔ）又はＶＱ（ｔ）の平均値は０であって良い。
［式１］
［式１］
【0040】
レーダ２１０を例にとると、レーダ２１０の送信回路２１１が目標に向けて無線周波数信号ＶＴＸ（ｔ）を送信した後、レーダ２１０の受信回路２１２は、公式（２）に示すように、無線周波数信号ＶＴＸ（ｔ）に対応するレーダ信号ＶＲＸ（ｔ）を受信することができる。ここで、αは、無線周波数信号ＶＴＸ（ｔ）の減衰を示し、φＯＢＪは、反射に起因する位相差を示し、Ｄは、レーダ２１０と目標（例えば：座席３１又は目標３１１）との間の距離を示す。公式（２）は公式（３）に近似して良い。ここで、ｄ０は、距離Ｄの固定部分（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｐｏｒｔｉｏｎ）を示して良く、ｄ（ｔ）は、距離Ｄの動的部分（ｍｏｖｉｎｇ ｐｏｒｔｉｏｎ）を示して良い。
［式２］
［式２］
【0041】
一方、送信回路２２１は、位相同期ループ回路４１、分周器４２、分周器４７、ミキサ４８、移相器４９、ミキサ５０及び加算器５１を含んで良い。位相同期ループ回路４１の入力端子は、信号源に接続されて、信号Ｓ１を受信することができる。分周器４２の入力端子は、位相同期ループ回路４１の出力端子に接続されて良く、分周器４２の出力端子は、位相同期ループ回路４１の入力端子に接続されて良い。位相同期ループ回路４１が出力する信号の周波数は、信号Ｓ１の周波数のＭ倍であって良く、ここで、Ｍは正の整数である。分周器４３の入力端子は、信号源に接続されて、接收信号Ｓ１を受信することができる。さらに、分周器４７の出力端子が出力する信号の周波数は、信号Ｓ１の周波数の０．５倍であって良い。例えば、信号Ｓ１のシンボルが周期的に繰り返される配列[1 -1]である場合、分周器４７が出力する信号のシンボルは、周期的に繰り返される配列[1 1 -1 -1]であって良い。
【0042】
ミキサ４８の２つの入力端子は、高電位の電圧源ＶＤＤ及び位相同期ループ回路４１の出力端子にそれぞれ接続されて良い。移相器４９の入力端子は、位相同期ループ回路４１の出力端子に接続されて良い。ミキサ５０の２つの入力端子は、分周器４７の出力端子及び移相器４９の出力端子にそれぞれ接続されて良い。加算器５１の２つの入力端子は、ミキサ４８の出力端子及びミキサ５０の出力端子にそれぞれ接続されて良い。加算器５１の出力端子は、ハイパスフィルタ及びアンテナに接続されて、無線周波数信号を出力することができる。
【0043】
図３に戻り、工程Ｓ３０２において、検出システム１０は、レーダ２１０（及び／又はレーダ２２０、レーダ２３０及びレーダ２４０）のレーダ信号に対して前処理を実行し、処理信号を取得することができる。
【0044】
一実施形態において、サーバ１００のプロセッサ１１０は、レーダ信号に対して前処理を実行し、処理信号を取得することができる。レーダ２１０により受信されるレーダ信号ＶＲＸ（ｔ）を例にとると、まず、プロセッサ１１０は、レーダ信号ＶＲＸ（ｔ）に対して同相直交復調（ＩＱ－ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を実行し、公式（４）及び公式（５）に示されるように、受信同相成分ＩＲＸ（ｔ）及び受信直交成分ＱＲＸ（ｔ）を取得することができる。ここで、ＶＩは、ＶＩ（ｔ）に対応する固有直流バイアス（ｉｎｈｅｒｅｎｔ ＤＣ ｂｉａｓ）を示し、ＶＱは、ＶＱ（ｔ）に対応する固有直流バイアスを示し、ＡＩは、同相成分に対応する受信チャネルのゲインを示し、ＡＱは、直交成分に対応する受信チャネルのゲインを示し、さらに、φ０は、受信回路２１２の局部発振器とレーダ信号ＶＲＸ（ｔ）との間の不一致（ｎｏｎ－ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）に起因する位相差を示す。ＶＩとＶＱは互いに直交して良い。例えば、ＶＩが周期的に繰り返される配列[1 1 1 1]である場合、ＶＱは、周期的に繰り返される配列[1 -1 1 -1]であって良い。
［式３］
［式３］
【0045】
次いで、プロセッサ１１０は、公式（６）に示されるように、受信同相成分ＩＲＸ（ｔ）及びＶＱ（ｔ）に対して畳み込み演算を実行し、畳み込み演算の演算結果に対して積和演算（ｍｕｌｔｉｐｌｙ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅ，ＭＡＣ）を実行して、累積値ＩＲＸ（ｎ）を取得することができる。ここで、Ｔ代表シンボル改變的時間間隔。例えば、ＶＱが配列[1 -1]である場合、ＶＱの値は、時間間隔Ｔ後に「１」から「－１」に変化する。一方、プロセッサ１１０は、公式（７）に示されるように、受信直交成分ＱＲＸ（ｔ）及びＶＱ（ｔ）に対して畳み込み演算を実行し、畳み込み演算の演算結果に対して積和演算を実行して、累積値ＱＲＸ（ｎ）を取得することができる。
［式４］
［式４］
【0046】
その後、プロセッサ１１０は、公式（８）に示されるように、受信同相成分ＩＲＸ（ｔ）及びＶＱ（ｔ）の畳み込み演算の演算結果に対して差分演算（例えば：移動差分（ｍｏｖｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）演算）を実行し、差分ΔＩＲＸ（ｎ）を取得することができる。一方、プロセッサ１１０は、公式（９）に示されるように、受信直交成分ＱＲＸ（ｔ）及びＶＱ（ｔ）の畳み込み演算の演算結果に対して差分演算（例えば：移動差分演算）を実行して、差分ΔＱＲＸ（ｎ）を取得することができる。
［式５］
［式５］
【0047】
プロセッサ１１０は、公式（１０）に示されるように、差分ΔＩＲＸ（ｎ）と累積値ＱＲＸ（ｎ）の比を算出することができる。プロセッサ１１０は、公式（１１）に示されるように、差分ΔＱＲＸ（ｎ）と累積値ＩＲＸ（ｎ）の比を算出することができる。プロセッサ１１０は、公式（１０）、公式（１１）又はその積の公式（１２）を処理して、処理信号ＰＳ１を生成することができる。
［式６］
［式６］
【0048】
前掲のように、公式（１０）又は公式（１１）は、実質的に、目標とレーダの距離の経時変化率（又はレート）である。公式（１０）を時系列に累積するか、公式（１１）を時系列に累積して、レーダに対する目標の距離と時間の関係を求め、累積完了後に得られる値を処理信号ＰＳ１とすることができる。また、公式（１２）の絶対値の平方根を時系列に累積することにより、レーダに対する目標の距離と時間との関係を求めることもできる。公式（１２）を用いて、さらに公式（１０）又は公式（１１）中のＡＩ（即ち：同相成分に対応する受信チャネルのゲイン）とＡＱ（即ち：直交成分に対応する受信チャネルのゲイン）を除去することにより、解決ＡＩの変化率（即ち：ＡＩの経時変化の程度）とＡＱの変化率（即ち：ＡＱの経時変化の程度）の不一致の問題を解決することができる。
【0049】
プロセッサ１１０は、レーダ２１０に対応する処理信号ＰＳ１を生成するのと類似の方法に基づいて、レーダ２２０、レーダ２３０及びレーダ２４０にそれぞれ対応する処理信号ＰＳ２、処理信号ＰＳ３及び処理信号ＰＳ４を生成することができる。
【0050】
一実施形態において、プロセッサ１１０がレーダ信号に対して前処理を実行している間、プロセッサ１１０は、レーダ信号に対してローパスフィルタリングを実行し、心拍又は呼吸に関係のない信号（例えば：動力ビークル５００の震動に起因する雑音）を除去して、処理信号を取得することができる。例えば、プロセッサ１１０は、Ｘ個のサンプリング点の移動平均フィルタリング（ｍｏｖｉｎｇ ａｖｅｒａｇｅ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）をレーダ信号に適用して、処理信号を取得することができる。プロセッサ１１０は、３ｄＢ周波数＝５Ｈｚ；ゼロ周波数＝１２Ｈｚ；及びサンプリング周波数＝１２＊ＸＨｚの設計パラメータに基づいて、移動平均フィルタリングを実行することができる。
【0051】
一実施形態において、レーダの受信回路は、レーダ信号に対して前処理を実行し、処理信号を取得することができる。レーダ２１０を例にとると、図５は、本発明の一実施形態に係るレーダ２１０の受信回路２１２の回路図である。受信回路２１２は、レーダ信号ＶＲＸ（ｔ）に対して前処理を実行し、処理信号を取得することができる。受信回路２１２は、位相同期ループ回路６１、分周器６２、ミキサ６３、移相器６４、ミキサ６５、ローパスフィルタ６６、ローパスフィルタ６７、ミキサ６８、ミキサ６９、アナログデジタル変換器７０、アナログデジタル変換器７１、シリアルインパラレルアウト（ｓｅｒｉａｌ－ｉｎ ｐａｒａｌｌｅｌ－ｏｕｔ，ＳＩＰＯ）のシフトレジスタ７２、シリアルインパラレルアウトのシフトレジスタ７３、加算器７４、加算器７５、減算器７６及び減算器７７を含んで良い。
【0052】
位相同期ループ回路６１の入力端子は、信号源に接続されて、周期的に発振する信号Ｓ２を受信することができる。一実施形態において、信号Ｓ２のシンボルは、無線周波数信号ＶＴＸ（ｔ）の発信直交成分のシンボル（即ち：ＶＱ）と同一であって良い。分周器６２の入力端子は、位相同期ループ回路６１の出力端子に接続されて良く、分周器６２の出力端子は、位相同期ループ回路６１の入力端子に接続されて良い。位相同期ループ回路６１が出力する信号の周波数は、信号Ｓ２の周波数のｊ倍であって良く、ここで、ｊは正の整数である。
【0053】
ミキサ６３の２つの入力端子は、位相同期ループ回路６１の出力端子及びレーダ信号ＶＲＸ（ｔ）の信号源（例えば：受信回路２１２のアンテナ部）にそれぞれ接続されて良い。ミキサ６３の出力端子は、ローパスフィルタ６６の入力端子に接続されて良い。移相器６４の入力端子は、位相同期ループ回路６１の出力端子に接続されて良い。ミキサ６５の２つの入力端子は、レーダ信号ＶＲＸ（ｔ）の信号源及び移相器６４の出力端子にそれぞれ接続されて良い。ミキサ６５の出力端子は、ローパスフィルタ６７の入力端子に接続されて良い。レーダ信号ＶＲＸ（ｔ）がミキサ６３及びローパスフィルタ６６を通過した後、レーダ信号ＶＲＸ（ｔ）は、公式（４）で表される受信同相成分ＩＲＸ（ｔ）に変換されて良い。一方、レーダ信号ＶＲＸ（ｔ）がミキサ６５及びローパスフィルタ６７を通過した後、レーダ信号ＶＲＸ（ｔ）は、公式（５）で表される受信直交成分ＱＲＸ（ｔ）に変換されて良い。
【0054】
ミキサ６８の２つの入力端子は、ローパスフィルタ６６の出力端子及び信号Ｓ２の信号源にそれぞれ接続されて良く、ミキサ６８の出力端子は、アナログデジタル変換器７０の入力端子に接続されて良い。シフトレジスタ７２の入力端子は、アナログデジタル変換器７０の出力端子に接続されて良く、シフトレジスタ７２の複数の出力端子は、加算器７４に接続され、並列データを加算器７４に出力することができる。受信回路２１２は、ミキサ６８を介して受信同相成分ＩＲＸ（ｔ）とＶＱに対して畳み込み演算を実行することができる。畳み込み演算の演算結果がアナログデジタル変換器７０によりデジタル信号に変換された後、シフトレジスタ７２及び加算器７４は、演算結果に対して積和演算を実行し、公式（６）で表される累積値ＩＲＸ（ｎ）を取得することができる。一方、減算器７６の２つの入力端子は、シフトレジスタ７２の入力端子及びシフトレジスタ７２の最後の出力端子（例えば：シフトレジスタ７２の最終段の出力であり、ここで上記最終段に保存されたデータは、シフトレジスタ７２に出力される前に最も長く遅延されたデータである）にそれぞれ接続されて良い。受信回路２１２は、減算器７６を介して畳み込み演算の演算結果に対して差分演算を実行し、公式（８）で表される差分ΔＩＲＸ（ｎ）を取得することができる。
【0055】
一方、ミキサ６９の２つの入力端子は、ローパスフィルタ６６の出力端子及び信号Ｓ２の信号源にそれぞれ接続されて良く、ミキサ６９の出力端子は、アナログデジタル変換器７１の入力端子に接続されて良い。シフトレジスタ７３の入力端子は、アナログデジタル変換器７１の出力端子に接続されて良く、シフトレジスタ７３の複数の出力端子は、加算器７５に接続されて、並列データを加算器７５に出力することができる。受信回路２１２は、ミキサ６９を介して受信直交成分ＱＲＸ（ｔ）とＶＱに対して畳み込み演算を実行する。畳み込み演算の演算結果がアナログデジタル変換器７１によりデジタル信号に変換された後、シフトレジスタ７３及び加算器７５は、演算結果に対して積和演算を実行し、公式（７）で表される累積値ＱＲＸ（ｎ）を取得することができる。一方、減算器７７の２つの入力端子は、シフトレジスタ７３の入力端子及びシフトレジスタ７３の最後の出力端子（例えば：シフトレジスタ７３の最終段の出力であり、ここで上記最終段に保存されたデータは、シフトレジスタ７３に出力される前に最も長く遅延されたデータである）にそれぞれ接続されて良い。受信回路２１２は、減算器７７を介して畳み込み演算の演算結果に対して差分演算を実行し、公式（９）で表される差分ΔＱＲＸ（ｎ）を取得することができる。受信回路２１２は、減算器７７を介して畳み込み演算の演算結果に対して差分演算を実行し、公式（９）で表される差分ΔＱＲＸ（ｎ）を取得することができる。信号Ｓ２の週期は、アナログデジタル変換器７０（又は７１）のサンプリング週期の整数倍であって良く、シフトレジスタ７２とシフトレジスタ７３のビット数は、信号Ｓ２の週期とアナログデジタル変換器７０（又は７１）のサンプリング週期の比の整数倍であって良い。
【0056】
累積値ＩＲＸ（ｎ）、累積値ＱＲＸ（ｎ）、差分ΔＩＲＸ（ｎ）及び差分ΔＱＲＸ（ｎ）を取得した後、受信回路２１２（又はサーバ１００）は、さらに累積値ＩＲＸ（ｎ）、累積値ＱＲＸ（ｎ）、差分ΔＩＲＸ（ｎ）及び差分ΔＱＲＸ（ｎ）に基づいて、公式（１２）で表されるレーダ２１０の処理信号ＰＳ１を生成することができる。
【0057】
図３に戻り、工程Ｓ３０３において、プロセッサ１１０は、レーダ２１０の処理信号ＰＳ１の電力成分が閾値よりも大きいかどうかを判断することができる。ここで、電力成分は、特定の周波数範囲（例えば：呼吸又は心拍等のバイタルサインに関連する周波数範囲：０．２５Ｈｚ～３Ｈｚ）における処理信号ＰＳ１の電力を含んで良い。電力成分が閾値よりも大きい場合、目標３１１がレーダ２１０によって検出された座席３１に座っていることを示し、かつプロセッサ１１０は、工程Ｓ３０５を実行することができる。電力成分が閾値以下である場合、何の目標もレーダ２１０によって検出された座席３１上に座っていないことを示し、かつプロセッサ１１０は、工程Ｓ３０４を実行することができる。例えば、プロセッサ１１０は、処理信号ＰＳ１に対して時間周波数変換（例えば：処理信号に対してフーリエ変換を実行）を実行し、処理信号ＰＳ１のスペクトルを生成し、スペクトルから特定の周波数範囲に対応する電力成分を取得することができる。プロセッサ１１０は、処理信号ＰＳ１の電力成分が閾値よりも大きいかどうかを判断することができる。処理信号ＰＳ１が閾値よりも大きい場合、レーダ２１０によって検出された座席３１上には目標３１１が存在することを示す。処理信号ＰＳ１が閾値以下である場合、レーダ２１０によって検出された座席３１上には何の目標も存在しないことを示す。類似の方法により、プロセッサ１１０は、レーダ２２０によって検出された座席３２、レーダ２３０によって検出された座席３３又はレーダ２４０によって検出された座席３４には目標が存在するかどうかを判断することができる。
【0058】
工程Ｓ３０４において、プロセッサ１１０は、レーダ２１０によって検出された座席３１上には目標が存在しないと判断して、検出結果を生成することができる。プロセッサ１１０は、送受信機１３０を介して検出結果を出力することができる。
【0059】
工程Ｓ３０５において、プロセッサ１１０は、処理信号ＰＳ１として使用できる基準信号が存在するかどうかを判断することができる。基準信号が存在する場合、工程Ｓ３０６に進む。基準信号が存在しない場合、工程Ｓ３０７に進む。基準信号は、例えば、その他のレーダ（レーダ２１０以外のその他のレーダ。例えば、レーダ２２０、レーダ２３０又はレーダ２４０など）に対応し、電力成分が閾値以下である処理信号を含む。図２を例にとると、レーダ２２０によって検出された座席３２上には目標３２１が存在するため、レーダ２２０に対応する処理信号ＰＳ２の電力成分は閾値よりも大きくなる。一方、レーダ２３０によって検出された座席３３又はレーダ２４０によって検出された座席３４上には何の目標も存在しないため、レーダ２３０に対応する処理信号ＰＳ３の電力成分又はレーダ２４０に対応する処理信号ＰＳ４の電力成分は閾値以下になる。したがって、プロセッサ１１０は、処理信号ＰＳ３又は処理信号ＰＳ４を処理信号ＰＳ１の基準信号として使用することができ、処理信号ＰＳ２は処理信号ＰＳ１の基準信号として使用することができないと判断することができる。座席３２、座席３３及び座席３４がいずれも目標によって占有されている場合、プロセッサ１１０は、処理信号ＰＳ１の基準信号は存在しないと判断することができる。
【0060】
工程Ｓ３０６において、プロセッサ１１０は、処理信号ＰＳ１から基準信号（例えば：レーダ２３０に対応する処理信号ＰＳ３）を減算し、レーダ２１０によって検出された目標３１１に対応するバイタルサインを取得することができる。ここで、バイタルサインは、目標３１１の位置変化（例えば：目標３１１の胸部の動き）を示す経時変化信号を含んで良い。プロセッサ１１０は、送受信機１３０を介してバイタルサインを出力することができる。
【0061】
工程Ｓ３０７において、プロセッサ１１０は、ルックアップテーブルに従って、レーダ２１０によって検出された目標３１１に対応するバイタルサインを取得することができる。プロセッサ１１０は、送受信機１３０を介して上記バイタルサインを出力することができる。
【0062】
具体的には、記憶媒体１２０は、動力ビークル５００に対応するルックアップテーブルを予め保存することができる。ここで、ルックアップテーブルは、エンジン回転数と振動周波数のマッピング関係を記録することができる。例えば、ルックアップテーブルは、「動力ビークル５００のエンジン回転数が６００～１２００毎分回転数（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ，ＲＰＭ）であるとき、動力ビークル５００の振動周波数は１０～２０Ｈｚである」と記録することができる。プロセッサ１１０は、送受信機１３０を介して動力ビークル５００に通信可能に接続され、ダッシュボード情報を取得することができる。ここで、ダッシュボード情報は、動力ビークル５００のエンジン回転数を含んで良い。プロセッサ１１０は、ダッシュボード情報に基づいて、記憶媒体１２０内のルックアップテーブルをクエリして、動力ビークル５００の振動周波数を取得することができる。振動周波数を取得した後、プロセッサ１１０は、振動周波数に基づいてレーダ２１０の処理信号ＰＳ１を処理し、目標３１１のバイタルサインを取得することができる。例えば、プロセッサ１１０は、処理信号ＰＳ１に対してノッチフィルタ（ｎｏｔｃｈ ｆｉｌｔｅｒ）、ローパスフィルタ（ｌｏｗｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）又はその他のデジタル信号処理フィルタ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ，ＤＳＰ ｆｉｌｔｅｒ）を適用し、処理信号ＰＳ１内の振動周波数を除去し、目標３１１のバイタルサインを取得することができる。ここで、デジタル信号処理フィルタのノッチ周波数（ｎｏｔｃｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は、振動周波数の整数倍であって良い。
【0063】
一実施形態において、異なるレーダ（例えば、レーダ２１０、２２０、２３０、及び２４０）によって発せられる無線周波数信号は、直交周波数分割多重（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＯＦＤＭ）信号である。
【0064】
図６は、本発明の一実施形態に係るバイタルサインの検出方法のフロー図である。ここで、上記検出方法は動力ビークルに適用され、図１で表される検出システム１０により実施することができる。工程Ｓ６０１では、第１のレーダを介して第１の無線周波数信号を送信し、第１の無線周波数信号に対応する第１のレーダ信号を受信する。ここで、第１の無線周波数信号は、第１の発信同相成分及び第１の発信直交成分を含む。工程Ｓ６０２では、第１のレーダ信号に対して同相直交復調を実行し、第１の受信同相成分及び第１の受信直交成分を取得する。工程Ｓ６０３では、第１の受信同相成分と第１の発信直交成分に対応する第１のシンボルに対して、第１の畳み込み演算を実行し、第１の畳み込み演算の第１の結果に対して第１の積和演算を実行し、第１の累積値を取得する。工程Ｓ６０４では、第１の受信直交成分と第１の発信直交成分に対応する第１のシンボルに対して、第２の畳み込み演算を実行し、第２の畳み込み演算の第２の結果に対して第２の積和演算を実行し、第２の累積値を取得する。工程Ｓ６０５では、第１の累積値と第２の累積値に基づいて、第１の処理信号を生成する。工程Ｓ６０６では、第１の処理信号に基づいて、第１のレーダに対応するバイタルサインを生成し、バイタルサインを出力する。ここで、第１の発信直交成分の第１のシンボルは、第１の発信同相成分の発信同相シンボルと直交し、第１のシンボルは平均値が０のシンボルである。
【0065】
まとめると、本発明の検出システムは、レーダによって送信される無線周波数信号を介して、動力ビークルの座席を検出し、検出結果を取得することができる。レーダの送信回路は、と互いに直交するの２つのシンボルを利用して、無線周波数信号の発信同相成分及び発信直交成分を生成することができる。レーダの受信回路は、発信直交成分のシンボルを利用して、畳み込み演算及び積和演算等を含む工程を実行して、レーダ信号を処理し、処理信号を取得することができる。動力ビークル内に基準信号として使用できるその他の検出結果を取得したその他のレーダが存在する場合、検出システムは、比較処理信号及び基準信号を比較することで、被験者のバイタルサインを取得することができる。一方、検出システムはさらに、動力ビークルのダッシュボード情報に基づいて、ルックアップテーブルに従って、バイタルサインを取得することができる。従来の非接触方法によるバイタルサイン監視システムと比較して、本発明の検出システムは、不安定な環境において被験者のバイタルサインを正確に測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明のバイタルサインの検出システム及び検出方法は、自動車等のビークルにおける関連用途に適用することができる。
【符号の説明】
【0067】
１０：検出システム
１００：サーバ
１１０：プロセッサ
１２０：記憶媒体
１３０：送受信機
２１０、２２０、２３０、２４０：レーダ
２１１、２２１：送信回路
２１２：受信回路
３１、３２、３３、３４：座席
３１１、３２１：目標
３４１：安全シート
４１、６１：位相同期ループ回路
４２、４７、６２：分周器
４３、４５、４８、５０、６３、６５、６８、６９：ミキサ
４４、４９、６４：移相器
４６、５１、７４、７５：加算器
５００：動力ビークル
５１０：縦方向中心線
５２０：横方向中心線
６６、６７：ローパスフィルタ
７０、７１：アナログデジタル変換器
７２、７３：シフトレジスタ
７６、７７：減算器
Ｓ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０３、Ｓ３０４、Ｓ３０５、Ｓ３０６、Ｓ３０７、Ｓ６０１、Ｓ６０２、Ｓ６０３、Ｓ６０４、Ｓ６０５、Ｓ６０６：工程
１００：サーバ
１１０：プロセッサ
１２０：記憶媒体
１３０：送受信機
２１０、２２０、２３０、２４０：レーダ
２１１、２２１：送信回路
２１２：受信回路
３１、３２、３３、３４：座席
３１１、３２１：目標
３４１：安全シート
４１、６１：位相同期ループ回路
４２、４７、６２：分周器
４３、４５、４８、５０、６３、６５、６８、６９：ミキサ
４４、４９、６４：移相器
４６、５１、７４、７５：加算器
５００：動力ビークル
５１０：縦方向中心線
５２０：横方向中心線
６６、６７：ローパスフィルタ
７０、７１：アナログデジタル変換器
７２、７３：シフトレジスタ
７６、７７：減算器
Ｓ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０３、Ｓ３０４、Ｓ３０５、Ｓ３０６、Ｓ３０７、Ｓ６０１、Ｓ６０２、Ｓ６０３、Ｓ６０４、Ｓ６０５、Ｓ６０６：工程
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【外国語明細書】