Low power and compact radars have emerged with the development of electronic technology. This has enabled the use of radars in indoor environments and the realization of many applications. The detection, tracking and classification of human movements by radar are among the remarkable applications. Contactless detection of human vital signs improves the quality of life of patients being kept under observation and facilitates the work of experts. In this study, it was simulated that the movement of the chest wall was modeled and detected by the SFCW radar. Gaussian, Rician and uniformly distributed random noise types were added to the modeled chest motion at different levels. The noisy signal obtained at the receiver is denoised with different mother wavelet functions and the performances of these functions are presented comparatively.

Hayati sinyallerin temassız olarak uzaktan algılanması birçok uygulama açısından önem arz etmektedir. Bu algılamayı gerçekleştiren radarlar biyoradar olarak adlandırılmaktadır. Biyoradar kişinin solunum ve kalp atışından kaynaklanan göğüs duvarı hareketinin değişimiyle Doppler prensibini kullanarak hayati sinyallerin doğru bir şekilde ölçülmesini sağlamaktadır. Bu çalışmada, 24 GHz çalışma frekansına sahip düşük maliyetli sürekli dalga (CW) Doppler radarı kullanılarak insan denekten temassız bir şekilde yaşamsal belirti (solunum, kalp atış hızı) ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Ölçümlerden elde edilen sinyallerin işlenmesinde iki farklı yöntem kullanılmıştır. İlk yöntem Hızlı Fourier Dönüşümünü (FFT) esas alırken ikinci yöntemde Dalgacık yöntemine dayalı Çoklu Çözünürlük Analizi (MRA) yöntemi kullanılmaktadır. Solunum hızında birinci ve ikinci yöntem için elde edilen sonuçlar %3.75 ve %0’ hata oranlıdır. Kalp atışı için sırasıyla %9.35 ve %8.45 hata oranlı değerler elde edilmiştir. Bu sonuçlar özellikle radarların tıbbi uygulamalar için başarıyla kullanılabileceğini göstermektedir.

In this study, a bio-radar system has been constituted using a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar with low cost and limited bandwidth, taking into account of the lack of range the continuous wave (CW) radar. The displacement and vibration frequencies have been determined at a distance of 3.5–5 m for single and multiple targets via the help of the target test mechanism. Then, the detection of vital signs has been achieved with healthy human subject measurements. For a single human subject, respiration rate (RR) errors at 3.5 m and 5 m distances are 4% and 4.42%, respectively, and 13.25% and 15.16% for heartbeat rate (HR). In multiple targets measurements, although targets do not create an obstacle to each other, a slight deterioration has been observed in the signals and the error rates increase. The results show that bio-radar have a promising future to replace contact devices in medical applications.

ÖzRadarların son dönemde iç ortam uygulamalarında da kullanılabilmeleri onları hayatın bir parçası haline getirmiştir. Yaşam alanının herhangi bir yerinde (ev, araç, sokak) radarlara rastlama olasılığı oldukça artmıştır. Bu artışa paralel olarak hayatı kolaylaştıran radar uygulamaları da ortaya çıkmıştır. Özellikle radarların bir nesnenin varlığını temassız tespit edebilme yeteneği onların tıp uygulamalarında da yerini bulmasını sağlamıştır. Hayati belirtilerin radarlarla temassız tespiti son dönemlerde dikkat çeken çalışmalar arasında yerini almaktadır. Bu tespitte hasta için temaslı herhangi bir durum (prob vb.) söz konusu olmadığı için hareket serbestliği sağlamakta ayrıca gözetimi gerçekleştirecekler için işin kolaylaşmasına sebep olmaktadır. Frekans Modüleli Sürekli Dalga Radarının (FMCW) basit yapısı, ucuz maliyeti, menzil tespit edebilme yeteneği ve darbe radarlarına kıyasla gürültüden daha az etkilenmesi onu diğer radarlardan bir adım öne çıkarmaktadır. Ayrıca sürekli dalga radarlarının (CW) birden çok hedefi tespit edememe dezavantajı FMCW radar ile ortadan kaldırılmaktadır. FMCW radar menzil çözünürlüğüne bağlı olarak birden çok hedefi birbirinden ayırt edebilmektedir. Bu çalışmada, solunum ve kalp atışından kaynaklanan göğüs duvar hareketi simüle edilerek FMCW radarı tarafından tespiti gerçekleştirilmiştir. Tespitin gerçekleştirilebilmesi için bir algoritma sunulmuştur. Öncelikli olarak hedeflerin menzili tespit edilmiş daha sonra hayati sinyaller hesaplanmıştır. Çoklu sabit hedefler kullanılarak 5 ve 8 metre de bulunan hedefler sırasıyla %0 ve %1.56 hata oranları ile tespit edilmiştir. Bu hedeflerde mevcut olan solunum ve kalp atış hızları her iki hedef için sırasıyla %2.29 hata oranı ile hesaplanmıştır. Elde edilen ön sonuçlar FMCW radarın menzil ve yer değiştirme kaynaklı hayati sinyal varlığının tespitinde yüksek başarıya sahip olduğunu göstermektedir. Gelecekte temaslı ölçümlerle gerçekleştirilen uygulamaların yerini radarların alabileceği öngörülmektedir.

Radars have become devices that one can come across in any environment at any moment. This means that they enter to all areas of life and even in the field of medicine and will be used more intensively in the future. Especially, the attention has been drawn to that they are suitable for the non-contact vital signs monitoring. In this study, two radar structures operating at 24 GHz (Radar 1) and 2.4 GHz (Radar 2) frequencies are used. Radar 1 structure is created on a printed circuit board (PCB), whereas Radar 2 is obtained by combining discrete components. The 8.5 mm movement performed with the aid of a test mechanism is detected by two radars with percentage errors (PEs) of 2.58% and 6.23%, respectively. For the 0.25 Hz vibration frequency, the error is the same for both radars and is 2.4 %. In measurements taken from a healthy human subject, Radar 1 finds a respiration rate with 1.85 % of PE and heart beat rate with 6.17 % of PE. In Radar 2, these values are 2.35 % and 8.24 %, respectively. From the measurement results, it is seen that the resolution of Radar 1 is better than that of Radar 2. The results also indicate that small motion detection and vital signs monitoring are carried out successfully.