Resumen

La monitorización de la frecuencia respiratoria mediante un radar de onda continua (CW) ha atraído mucha atención debido a su naturaleza sin contacto y a sus características de privacidad. En este trabajo, utilizando un radar CW monocanal, se propone un método de estimación de la frecuencia respiratoria que trata la no linealidad del sistema de un radar CW monocanal y realiza una estimación fiable de la frecuencia respiratoria incluyendo intervalos de confianza. Para ello, la frecuencia Doppler dominante variable en el tiempo de la señal de radar, en el rango de la frecuencia respiratoria, se extrae en el dominio tiempo-frecuencia. Se demuestra mediante simulación y modelización matemática que la media de las frecuencias Doppler dominantes a lo largo del tiempo proporciona una estimación de la frecuencia respiratoria. Sin embargo, esta frecuencia se ve afectada por componentes de ruido y movimientos corporales aleatorios a lo largo del tiempo. Para abordar este problema, se extrae la suma de estos componentes no deseados en el dominio tiempo-frecuencia y, a partir de sus versiones sustitutas, se obtienen remuestreos bootstrap de la señal medida. En consecuencia, se calcula un intervalo de confianza del 95 para la estimación de la frecuencia respiratoria utilizando el método bootstrap. El método propuesto se valida en tres posturas diferentes: tumbado, sentado y de pie, con o sin movimientos aleatorios del cuerpo. Los resultados muestran que utilizando el algoritmo propuesto, la estimación de la frecuencia respiratoria es factible utilizando un radar monocanal de onda continua. También se demuestra que, incluso en presencia de movimientos corporales aleatorios, la media del error absoluto de estimación para las tres posturas es de 1,88 respiraciones por minuto, lo que representa una mejora del 66% en comparación con el enfoque basado en la transformada de Fourier.

• Materias:Análisis de espectro Organización modular Diagnóstico automatizado Monitoreo Servicios de salud
• Subjects:Spectrum analysis Modular organization Automated diagnostics Monitoring Health services
• Palabras claves:radar CW de canal, movimientos corporales aleatorios, tiempo, frecuencia respiratoria, estimación, dominio de la frecuencia, método de estimación de la frecuencia respiratoria, estimación fiable de la frecuencia respiratoria, monitorización de la frecuencia respiratoria, frecuencias Doppler dominantes
• Keywords:channel CW radar, random body movements, time, breathing rate, estimation, frequency domain, breathing rate estimation method, reliable breathing rate estimate, Breathing rate monitoring, dominant Doppler frequencies