TW202237024A - 生理資訊偵測與識別方法、表徵資訊偵測與識別方法及生理資訊監測雷達 - Google Patents

Abstract

一種監測雷達及其偵測與識別方法。監測雷達可以是生理資訊監測雷達，偵測與識別方法可以是生理資訊偵測與識別方法。生理資訊監測雷達處理反射雷達訊號而得到複數待測對象各自對應的回應特徵和範圍資訊，區分每一待測對象的回應特徵為識別資訊或生理資訊。生理資訊監測雷達再依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一生理資訊。

Description

生理資訊偵測與識別方法、表徵資訊偵測與識別方法及生理資訊監測雷達

本發明關於雷達技術，特別是一種利用反射雷達訊號識別回應裝置的表徵資訊偵測與識別方法及應用該方法的監測雷達系統。

雷達技術可應用於量測距離等多種用途。當對於複數對象進行量測時，並無法識別量測到的資訊屬於哪一對象。

有鑑於此，依據一些實施例，生理資訊偵測與識別方法包括：發射至少一入射雷達訊號至一場域，並接收場域對應的至少一反射雷達訊號；處理該些反射雷達訊號以得到複數個待測對象各自對應的回應特徵和範圍資訊；區分每一待測對象的回應特徵為識別資訊或生理資訊；及依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一生理資訊。

依據一些實施例，表徵資訊偵測與識別方法包括：接收至少一雷達數位偵測資料；處理雷達數位偵測資料，以得到複數個待測對象各自對應的回應特徵和範圍資訊；區分每一待測對象的回應特徵為識別資訊或表徵資訊；及依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一表徵資訊。

依據一些實施例，生理資訊監測雷達包括收發器及訊號處理模組。收發器發射至少一入射雷達訊號至一場域，並接收場域對應的至少一反射雷達訊號。訊號處理模組處理該些反射雷達訊號以得到複數個待測對象各自對應的回應特徵和範圍資訊，區分每一待測對象的回應特徵為識別資訊或生理資訊，並依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一生理資訊。

依據一些實施例，範圍資訊包括距離資訊或方位資訊。

依據一些實施例，響應於回應特徵係識別資訊，決定與識別資訊相關聯的待測對象係回應裝置。

依據一些實施例，識別資訊是回應裝置的振動頻率或是回應裝置單元的雷達散射截面變化。

依據一些實施例，響應於回應特徵係生理資訊，決定與生理資訊相關聯的待測對象係一生物體，並識別該回應特徵為該生物體的生理資訊。依據一些實施例，響應於回應特徵係速度資訊，決定與速度資訊相關聯的待測對象係一移動物體，並識別該回應特徵為該移動物體的速度資訊。

依據一些實施例，依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一生理資訊之步驟包括：響應於特定生物體的範圍資訊匹配於特定回應裝置的範圍資訊，以特定回應裝置的識別資訊標識特定生物體的生理資訊。

依據一些實施例，生理資訊監測雷達為頻率調變連續波雷達；入射雷達訊號係頻率調變雷達訊號。

綜上所述，依據一些實施例的生理資訊監測雷達及生理資訊偵測與識別方法，能利用雷達量測受測者的生理資訊，並透過雷達辨識回應裝置的識別資訊標識生理資訊，進而得知受測者身分。

關於本文中所使用之「連接」術語，其係指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸。

參照圖1，係為依據一些實施例的雷達系統的使用狀態示意圖。雷達系統包括生理資訊監測雷達10及至少一回應裝置40，於此以一個回應裝置40為例。回應裝置40可設置在一定點（如受測者90休憩位置）或由受測者90攜行。生理資訊監測雷達10發射雷達訊號（後稱「入射雷達訊號FH」）。入射雷達訊號FH發射至待測對象會受到待測對象（如受測者90、回應裝置40）之運動而調變並反射回生理資訊監測雷達10。於後稱反射的雷達訊號為「反射雷達訊號FN」。於是，可透過分析反射雷達訊號FN來偵測待測對象的一種或多種資訊。資訊可例如是速度、距離、方位、小範圍移動（像是振動頻率、生理資訊（如，心跳、呼吸））等。

在一些實施例中，生理資訊監測雷達10可以是頻率調變連續波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW）雷達、連續波（Continuous Wave，CW）雷達或超寬頻（Ultra-wideband，UWB）雷達。以下將以頻率調變連續波雷達為例進行說明。

參照圖2，圖2為例示雷達訊號的示意圖，上半部呈現入射雷達訊號FH的振幅對時間的變化，下半部呈現入射雷達訊號FH的頻率對時間的變化。入射雷達訊號FH包括複數啁啾（chirp）脈衝SC。為了圖式清晰，圖2僅呈現一個啁啾脈衝SC。在此，啁啾脈衝SC為線性調頻脈衝訊號，指頻率隨時間以線性方式增加的正弦波。在一些實施例中，啁啾脈衝SC的頻率是以非線性方式增加。為了方便說明，後續以線性方式來說明。如圖2所示，在一持續時間Tc（如40微秒）內，啁啾脈衝SC根據一斜率S由一起始頻率（如77GHz）線性增加至一終止頻率（如81GHz）。起始頻率與終止頻率可選自毫米波頻段（即30GHz至300GHz）。起始頻率與終止頻率之差為脈衝帶寬B。

參照圖3，係為依據一些實施例的雷達系統的方塊示意圖。在一些實施例中，回應裝置40包括振動單元41及驅動單元42。振動單元41具有一反射面，做為雷達散射截面（Radar Cross Section，RCS）。驅動單元42驅動振動單元41以振動頻率振動，使得入射雷達訊號FH受反射面之運動而調變。在另一些實施例中，回應裝置40包括反向散射應答器（Backscatter Transponder）。入射雷達訊號FH經由反射面反射。頻率調變連續波雷達10’接收反射雷達訊號FN，並解調反射雷達訊號FN，以得到回應裝置40的振動頻率、調製頻率、或是雷達散射截面變化。因此，對於具有不同的振動頻率、調製頻率、或雷達散射截面變化的回應裝置40，頻率調變連續波雷達10’便可據此作為識別資訊來識別特定回應裝置40。於是，可經由距離、方位資訊（統稱範圍資訊）來比對出相近的回應裝置40及受測者90，而可分辨偵測到的生理資訊或是速度資訊（統稱表徵資訊）是屬於哪一受測者90。以下說明如何計算該些資訊。

合併參照圖3及圖4。圖4為例示入射雷達訊號FH與反射雷達訊號FN的示意圖。頻率調變連續波雷達10’包括發射單元11、接收單元12、解調單元13、類比數位轉換器14及處理單元15。發射單元11用以發射入射雷達訊號FH，包括發射天線和訊號合成器。訊號合成器用以產生包括啁啾脈衝Ct的入射雷達訊號FH，並經由發射天線發射。接收單元12包括接收天線，用以接收包括啁啾脈衝Cr的反射雷達訊號FN。啁啾脈衝Cr可視為啁啾脈衝Ct的延遲版本。解調單元13連接發射單元11及接收單元12，包括混頻器及低通濾波器。混頻器將入射雷達訊號FH的啁啾脈衝Ct和反射雷達訊號FN的啁啾脈衝Cr耦合，可產生兩啁啾脈衝Ct、Cr的頻率之和以及頻率之差等兩種耦合訊號。低通濾波器將耦合後的訊號進行低通濾波以去除高頻成分，而獲得兩啁啾脈衝Ct、Cr的頻率之差的耦合訊號，於後稱「中頻（Intermediate Frequency）訊號SI」。類比數位轉換器14將中頻訊號SI轉換為數位訊號。處理單元15對數位訊號進行數位訊號處理。處理單元15可以例如是中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）、圖形處理器（Graphics Processing Unit，GPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）或其他類似裝置、晶片、積體電路及其組合。

參照圖4，中頻訊號SI的頻率

可表示為式1，S為斜率，τ為發送入射雷達訊號FH至接收反射雷達訊號FN之間的延遲時間。因此，τ可表示為式2，d為雷達發射天線至待測對象間的距離，c為光速。將式2代入式1可獲得式3。由式3可以知道，中頻訊號SI的頻率

隱含有距離資訊（即頻率調變連續波雷達10’與待測對象之間的距離）。

…式1

…式2

…式3

參照圖5，係為依據一些實施例的訊號處理示意圖。在此，將啁啾脈衝SC分別依序編號為C1、C2、C3、…、Cn，n為正整數。類比數位轉換器14將所收到的對應各啁啾脈衝C1～Cn的中頻訊號SI轉換為數位訊號SD（分別表示為D1、D2…、Dn，n為正整數）。各數位訊號SD的數值可表示為一維陣列（橫列（Row）矩陣）。將此些橫列矩陣依序縱向排列而可成為二維陣列A1。可以理解的是，也可以將數位訊號SD排列成直行（Column）矩陣並依序橫向排列，同樣可以得到二維陣列。二維陣列A1的值代表訊號強度（振幅）。二維陣列A1的直行的索引值（Index）對應於啁啾脈衝SC（數位訊號SD）的次序。二維陣列A1的橫列的索引值具有時間的含意，亦即二維陣列A1的橫列矩陣為時域訊號。

處理單元15對二維陣列A1（即數位訊號SD）的各個橫列矩陣執行快速傅立葉轉換（Fast Fourier Transform，FFT）（後稱「距離傅立葉轉換」）而可取得頻域訊號SP（分別表示為P1、P2…、Pn，n為正整數），即二維陣列A2。因此，二維陣列A2的橫列矩陣相當於頻譜分布。如前述，中頻訊號SI的頻率隱含有距離資訊。亦即，二維陣列A2的橫列的索引值具有距離含意。二維陣列A2的值代表頻譜上各頻率的強度，可呈現相距頻率調變連續波雷達10’不同距離所反射的雷達訊號強度。如圖5所示，二維陣列A2中的填色框為峰值處（即數值超過一閾值），表示在此頻率對應距離處有待測對象。從峰值處的頻率可以計算出頻率調變連續波雷達10’與該待測對象之間的距離。進一步地，根據不同時點所計算出的特定待測對象的距離變化，可計算得大範圍運動資訊（如平均速度）。

由於各啁啾脈衝SC之間的間隔時間很短（例如為數十微秒）。相對而言，反射此些啁啾脈衝SC的同一待測對象的位置基本不變。因此，各個頻域訊號SP具有對應於同一距離的填色框，而呈現一直行填色框。如圖5所示，於此例為兩直行填色框。雖然各頻域訊號SP在同一直行出現峰值，些微的運動變化無法在頻率上看到明顯改變，然而相位成分卻會造成明顯的影響。二維陣列A2的直行索引值對應於頻域訊號SP（啁啾脈衝SC）的次序，意味著為時間次序。因此，二維陣列A2的各個直行矩陣可視為時域訊號。處理單元15對二維陣列A2的各個直行矩陣執行快速傅立葉轉換（後稱「都卜勒傅立葉轉換」），而可分別取得相位頻域訊號SQ（分別表示為Q1、Q2、…、Qm，m為正整數），即二維陣列A3。因此，二維陣列A3的直行矩陣相當於相位頻譜分布。中頻訊號SI的相位

可表示為式4，經代入式2，可表示為式5，

為波長。根據式5，可以推導出式6，v為速度，

為兩相鄰的啁啾脈衝（Cn-1、Cn）之間的相位差，

為兩相鄰的啁啾脈衝SC之間的時間差。由式6可以知道，中頻訊號SI的相位隱含有運動資訊（速度）。因此，二維陣列A3的直行的索引值具有速度含意。從相位頻域訊號SQ可以計算出待測對象的移動速度或是週期性運動的頻率，而可得到受測者90的運動資訊（如速度資訊）與生理資訊（如呼吸頻率、心跳頻率）及回應裝置40的振動頻率、調製頻率、或是雷達散射截面變化。如圖5的二維陣列A3所示為例，在兩個直行分別有二個填色框（超過一閾值的峰值處）和三個填色框（超過一閾值的峰值處），表示在兩個相距頻率調變連續波雷達10’的不同距離處，具有至少兩個待測對象，各個填色框對應的速度（頻率）即為相應的至少一待測對象的小範圍運動資訊（如速度資訊）、生理資訊、振動頻率、調製頻率、或是雷達散射截面變化。

…式4

…式5

…式6

在一些實施例中，處理單元15可不對整個二維陣列A2執行快速傅立葉轉換，而僅針對頻域訊號SP的同一峰值處（於此為表示為填色框的兩個直行矩陣）執行快速傅立葉轉換，以減少運算量並節省計算時間。

由上述說明可以理解，中頻訊號SI經過類比數位轉換後由處理單元15進行數位訊號處理，而可得到受測者90的運動資訊與生理資訊（如呼吸頻率、心跳頻率）及回應裝置40的振動頻率、調製頻率、或是雷達散射截面變化。

上述雖是以發射單元11具有一個發射天線、接收單元12具有一個接收天線為例來說明。然而，在一些實施例中，發射單元11具有多個發射天線，以發射多個入射雷達訊號FH。接收單元12具有一個接收天線，接收天線接收對應此些入射雷達訊號FH的多個反射雷達訊號FN。反射雷達訊號FN經解調單元13解調為複數個中頻訊號SI。類比數位轉換器14將中頻訊號SI轉換為數位訊號。處理單元15對此些數位訊號進行數位訊號處理，並使用出發角（Angle of Departure，AOD）的測向功能來得到待測對象（如受測者90或回應裝置40）的所在方向（方位資訊），但本揭露不限定於此。在另一些實施例中，頻率調變連續波雷達10’透過多訊號分類（MUltiple SIgnal Classification; MUSIC）演算法得到待測對象（如受測者90或回應裝置40）的所在方向（方位資訊）。在另一些實施例中，頻率調變連續波雷達10’透過Capon演算法得到待測對象（如受測者90或回應裝置40）的所在方向（方位資訊）。

在一些實施例中，發射單元11具有一個發射天線，以發射一個入射雷達訊號FH。接收單元12具有多個接收天線，以分別接收反射雷達訊號FN。此些反射雷達訊號FN解調單元13解調為複數個中頻訊號SI。類比數位轉換器14將中頻訊號SI轉換為數位訊號。處理單元15對此些數位訊號進行數位訊號處理，並使用到達角（Angle of Arrival，AOA）的測向功能來得到待測對象（如受測者90或回應裝置40）的所在方向（方位資訊）。

參照圖6，係為依據一些實施例的回應裝置第一變化型的部分立體圖。在此些實施例中，回應裝置40包括振動單元41。振動單元41可以是震動器（Vibrator），以其上一表面做為反射面43。回應裝置40還包括驅動單元42。驅動單元42具有驅動電路並連接至振動單元41，以控制震動器以振動頻率來震動。

參照圖7，係為依據一些實施例的回應裝置第二變化型的立體圖。在此些實施例中，回應裝置40包括振動單元41。振動單元41可以是喇叭單體，例如動圈式喇叭單體或平面式喇叭單體。回應裝置40還包括驅動單元42。驅動單元42具有震盪控制電路，以驅動喇叭單體，並控制喇叭單體的振膜的振動頻率。在此，是以振膜做為反射面43，反射面43上可具有金屬反射層，以增強反射效果。

參照圖8，係為依據一些實施例的回應裝置第三變化型的立體圖。在此些實施例中，回應裝置40包括振動單元41。與圖7的差異是，振膜（即反射面43）上包括緊鄰排列的複數角隅反射器（Conner Reflector）44。在此，角隅反射器44為雙面型（Dihedral）角隅反射器，係由二個相互垂直的面構成。藉此，可使入射雷達訊號FH與反射雷達訊號FN相互平行，且可增強反射效果，利於頻率調變連續波雷達10’接收反射雷達訊號FN。

參照圖9，係為依據一些實施例的回應裝置第四變化型的立體圖。在此些實施例中，回應裝置40包括振動單元41。與圖8的差異是，角隅反射器44為三面型（Trihedral）角隅反射器，係由三個相互垂直的面構成。同樣可以使入射雷達訊號FH與反射雷達訊號FN相互平行，且可增強反射效果，利於頻率調變連續波雷達10’接收反射雷達訊號FN。

參照圖10，係為依據一些實施例的回應裝置40第五變化型的示意圖。在此些實施例中，回應裝置40包括反向散射應答器（Backscatter Transponder）45。反向散射應答器45包括二個主線路51及並排的多個支線路52。主線路51用於接收偏壓。支線路52連接於此二主線路之間。支線路52上設有移相開關二極體（PIN Diode）及匹配電阻。移相開關二極體的偏壓與否，可形成可調製頻率的頻率選擇表面（FSS）。利用頻率選擇表面的雷達散射截面（Radar Cross Section，RCS）可調製對於入射雷達訊號FH的反向散射響應。因此，反射雷達訊號FN將具有反向散射應答器45的調製頻率。藉此，頻率調變連續波雷達10’可透過前述訊號處理取得反向散射應答器45的調製頻率（雷達散射截面變化），據以識別回應裝置40。

參照圖11，係為依據一些實施例的回應裝置40第六變化型的方塊示意圖。在此些實施例中，回應裝置40包括主動式反向散射應答器46，以依據一調製頻率調變入射雷達訊號FH。主動式反向散射應答器46包括天線61、匹配網路（Matching Network）62、63、低雜訊放大器（Low Noise Amplifier）64、共振器65、相移器66、驅動放大器（Power Amplifier Driver）67、功率放大器（Power Amplifier）68及訊號產生器69。天線61接收入射雷達訊號FH。匹配網路62、63作為阻抗匹配之用。入射雷達訊號FH經低雜訊放大器（Low Noise Amplifier）64處理後，與共振器65產生共振，再經相移器66進行相位補償後，透過驅動放大器67及功率放大器68放大。訊號產生器69產生控制訊號，以一調製頻率切換功率放大器68來將功率放大器68放大的訊號經由天線61發射。因此，反射雷達訊號FN將具有反向散射應答器45的調製頻率。藉此，頻率調變連續波雷達10’可透過前述訊號處理取得反向散射應答器45的調製頻率（雷達散射截面變化），據以識別回應裝置40。更明確而言，頻率調變連續波雷達10’在進行訊號處理（距離快速傅立葉轉換）之後，可先找到對應於主動式反向散射應答器46之調製頻率（身份頻率）之兩個距離頻率，將此兩個距離頻率相加再平均得到實際距離頻率，並將兩個距離頻率相減再平均得到調製頻率（身份頻率）。

在前述說明中，回應裝置40的振動頻率、調製頻率、或雷達散射截面變化雖以單一頻率為例。如表1所示，在任何時間段內，各個回應裝置40的振動頻率、調製頻率、或雷達散射截面變化保持固定。然而，在一些實施例中，回應裝置40的振動頻率、調製頻率、或雷達散射截面變化為時變頻率。也就是說，在不同的時間段內，改變其振動頻率、調製頻率、或雷達散射截面變化。如表2所示，各個回應裝置40具有不同的頻率組合。藉此，可形成一種利用頻率變化來達成的數位編碼。透過對於不同的回應裝置40設定不同的編碼，可供頻率調變連續波雷達10’識別回應裝置40。參照表3，係呈現另一種編碼方式，可以將部分時間段內不回應（例如，停止震盪）（標示為NA）也作為一種編碼形式。參照表4，係呈現再一種編碼方式，可以將振動頻率、調製頻率、或雷達散射截面變化固定為單一頻率，而不同的回應裝置40設定在不同的時間段組合中回應。

表1

	第一時間段	第二時間段	第三時間段	第四時間段	第五時間段
回應裝置A	F1	F1	F1	F1	F1
回應裝置B	F2	F2	F2	F2	F2
回應裝置C	F3	F3	F3	F3	F3

表2

	第一時間段	第二時間段	第三時間段	第四時間段	第五時間段
回應裝置A	F1	F2	F1	F1	F3
回應裝置B	F2	F3	F2	F2	F3
回應裝置C	F3	F2	F1	F1	F1

表3

	第一時間段	第二時間段	第三時間段	第四時間段	第五時間段
回應裝置A	F1	F2	NA	F1	F3
回應裝置B	F2	F3	NA	F3	NA
回應裝置C	F3	NA	F2	F1	F3

表4

	第一時間段	第二時間段	第三時間段	第四時間段	第五時間段
回應裝置A	F1	NA	NA	F1	NA
回應裝置B	F1	F1	NA	F1	F1
回應裝置C	F1	NA	F1	NA	NA

參照圖12，係為依據一些實施例的雷達系統的使用狀態示意圖。在此，功能相似之元件及訊號以相同符號表示以求簡潔，並將前述解調單元13、類比數位轉換器14及處理單元15合稱為訊號處理模組16，以及將發射單元11和接收單元12合稱為收發器(Transceiver)。

在本揭露之另一實施例中，頻率調變連續波雷達10’更包括一傳輸模組，連接至訊號處理模組16。該傳輸模組用以將訊號處理模組16進行數位訊號處理之結果傳送至另一端之邊緣裝置或是雲端伺服器。

在本揭露之另一實施例中，頻率調變連續波雷達10’的訊號處理模組16僅對來自類比數位轉換器14的數位訊號SD進行部分處理，而透過頻率調變連續波雷達10’的一傳輸模組將部分處理的結果傳送至另一端之邊緣裝置或是雲端伺服器上進行後續數位訊號處理及運算。

在本揭露之另一實施例中，頻率調變連續波雷達10’的訊號處理模組16不對來自類比數位轉換器14的數位訊號SD進行任何處理，而透過頻率調變連續波雷達10’的一傳輸模組直接將來自類比數位轉換器14的數位訊號SD傳送至另一端之邊緣裝置或是雲端伺服器上進行數位訊號處理及運算。

合併參照圖12及圖13。圖13係為依據一些實施例的表徵資訊偵測與識別方法的流程圖。在步驟S110中，由前述發射單元11發射至少一入射雷達訊號FH至一場域，並由前述接收單元接收場域對應的至少一反射雷達訊號FN。所述場域中具有前述待測對象（即一個或多個受測者90及其對應的回應裝置40）。在步驟S120中，訊號處理模組16處理此些反射雷達訊號FN以得到複數個待測對象各自對應的一回應特徵（即前述受測者90的生理資訊或者為前述回應裝置40的振動頻率、調製頻率或雷達散射截面變化）和一範圍資訊（即前述距離資訊和/或方位資訊）。在另一些實施例中，如前述待測對象為前述受測者90，前述受測者90更可對應至複數回應特徵（例如，同一受測者90的多個表徵資訊，如呼吸資訊、心跳資訊和速度資訊）。

在一些實施例中，訊號處理模組16將此些反射雷達訊號FN（啁啾脈衝C1～Cn）轉換為多個中頻訊號SI，再將對應各啁啾脈衝C1～Cn的中頻訊號SI轉換為多個數位訊號SD，對此些數位訊號SD執行距離傅立葉轉換，並由距離傅立葉轉換之頻域找出超過設定強度之一特定頻率(peak frequency)。訊號處理模組16再從此特定頻率對應Chirp之時間差計算出待測對象（如受測者90或回應裝置40）所在距離。訊號處理模組16再對此些超過設定強度之該些特定頻率之資料進行都卜勒傅立葉轉換，計算出對應之相位頻率之至少一峰值。該至少一峰值即為對應之待測對象之振動特徵（包括呼吸；心跳；回應裝置的振動頻率、調製頻率、或雷達散射截面變化；或是待測對象的運動模式等）。在一些實施例中，訊號處理模組16對此些數位訊號進行數位訊號處理，並使用到達角（Angle of Arrival，AOA）的測向功能來得到待測對象（如受測者90或回應裝置40）的所在方向（方位資訊）。

在步驟S130中，訊號處理模組16區分每一待測對象的回應特徵為識別資訊或生理資訊，於此可根據頻率值大小來區別。例如，呼吸頻率一般為每分鐘12~20次、心跳頻率一般為每分鐘60~100次，回應裝置40的振動頻率、調製頻率或雷達散射截面變化可設定為完全相異於呼吸頻率以及心跳頻率的頻率值（例如，數倍數量級的頻率值）。在步驟S140中，訊號處理模組16依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一生理資訊。藉此，根據標識，可得知所獲得的生理資訊對應至哪一受測者90。在本實施例中，回應裝置40設置於受測者90身上。

在一些實施例中，訊號處理模組16區分每一待測對象的回應特徵為識別資訊或表徵資訊（如，生理資訊、速度資訊）。訊號處理模組16依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一表徵資訊。藉此，根據標識，可得知所獲得的生理資訊對應至哪一受測者90及／或所獲得的速度資訊對應至哪一移動對象。前述移動對象可以是移動的物體或是移動的生物體。

在一些實施例中，回應裝置40設置於受測者90的鄰近處，包括但不限定於：設置於多人房的一特定病床、場域內的特定位置、或是場域內的特定方位。在一些實施例中，回應裝置40做為一群體標籤，用以標記對應至同一範圍資訊的多個待測對象。上述範圍資訊可以是距離資訊和／或方位資訊。

參照圖14，係為依據一些實施例的生理資訊偵測與識別方法的細部流程圖。在經過前述步驟S130之後，若回應特徵為識別資訊，則訊號處理模組16決定與識別資訊相關聯的待測對象係回應裝置40（步驟S131）；若回應特徵為生理資訊，則訊號處理模組16決定與識別資訊相關聯的待測對象係一生物體（即前述受測者90），並識別該回應特徵為該生物體的生理資訊（步驟S132）。

前述步驟S140包括步驟S141及步驟S142。在步驟S141中，訊號處理模組16決定每一生物體（受測者90）的範圍資訊和每一回應裝置40的範圍資訊是否匹配。亦即，根據受測者90的範圍資訊及回應裝置40的範圍資訊來判斷受測者90和回應裝置40是否相鄰。若相鄰，則判斷為該二範圍資訊為匹配。

在步驟S142中，響應於特定生物體（受測者90）的範圍資訊匹配於特定回應裝置40的範圍資訊，以該特定回應裝置40的識別資訊標識該特定生物體（受測者90）的生理資訊。在另一些實施例中，同理，前述生理資訊偵測與識別方法可拓展應用至偵測與識別特定待測對象（可以是但不限定於受測者90）的表徵資訊（如，速度資訊）。具體而言，偵測與識別移動物體或是移動生物體的移動速度。

參照圖15，係為依據一些實施例的表徵資訊偵測與識別方法的另一流程圖，係可由前述雷達系統或是由邊緣裝置或雲端伺服器執行。也就是說，前述反射雷達訊號FN經過訊號處理模組16轉換為數位訊號SD後（或稱為雷達數位偵測資料），繼續由訊號處理模組16處理，或者發送給邊緣裝置或雲端伺服器處理。在步驟S210中，接收雷達數位偵測資料。步驟S220至步驟S240即依據所接收之雷達數位偵測資料進行處理，處理步驟如前述步驟S120至步驟S140，於此不再重複贅述。可以理解的是，如同圖14所示，具體還可包括步驟S131、S132、S141、S142。

綜上所述，依據一些實施例的雷達系統，能利用雷達量測受測者90的生理資訊，並透過雷達辨識回應裝置40的識別資訊標識生理資訊，進而得知受測者90身分。

10:生理資訊監測雷達 10’:頻率調變連續波雷達 11:發射單元 12:接收單元 13:解調單元 14:類比數位轉換器 15:處理單元 16:訊號處理模組 40:回應裝置 41:振動單元 42:驅動單元 43:反射面 44:角隅反射器 45:反向散射應答器 46:主動式反向散射應答器 51:主線路 52:支線路 61:天線 62:匹配網路 63:匹配網路 64:低雜訊放大器 65:共振器 66:相移器 67:驅動放大器 68:功率放大器 69:訊號產生器 90:受測者 FH:入射雷達訊號 FN:反射雷達訊號 A1,A2,A3:二維陣列 B:脈衝帶寬 Ct,Cr:啁啾脈衝 C1,C2,C3,Cn:啁啾脈衝 D1,D2,Dn:數位訊號 P1,P2,Pn:頻域訊號 Q1,Q2,Qm:相位頻域訊號 S:斜率 SC:啁啾脈衝 SD:數位訊號 SI:中頻訊號 SP:頻域訊號 SQ:相位頻域訊號 Tc:持續時間 τ:延遲時間 S110:發射至少一入射雷達訊號至一場域，並接收場域對應的至少一反射雷達訊號 S120:處理反射雷達訊號以得到待測對象各自對應的回應特徵和範圍資訊 S130:區分每一待測對象的回應特徵為識別資訊或表徵資訊 S131:決定與識別資訊相關聯的待測對象係一回應裝置 S132:決定與識別資訊相關聯的待測對象係一生物體，並識別回應特徵為生物體的生理資訊 S140:依據範圍資訊和識別資訊，標識每一表徵資訊 S141:決定每一生物體的範圍資訊和每一回應裝置的範圍資訊是否匹配 S142:響應於特定生物體的範圍資訊匹配於特定回應裝置的範圍資訊，以特定回應裝置的識別資訊標識特定生物體的生理資訊 S210:接收雷達數位偵測資料 S220:處理雷達數位偵測資料，以得到複數個待測對象各自對應的回應特徵和範圍資訊 S230:區分每一待測對象的回應特徵為識別資訊或表徵資訊 S240:依據範圍資訊和識別資訊，標識每一表徵資訊

[圖1]為依據一些實施例的雷達系統的使用狀態示意圖； [圖2]為例示雷達訊號的示意圖； [圖3]為依據一些實施例的雷達系統的方塊示意圖； [圖4]為例示入射雷達訊號與反射雷達訊號的示意圖； [圖5]為依據一些實施例的訊號處理示意圖； [圖6]為依據一些實施例的回應裝置第一變化型的立體圖； [圖7]為依據一些實施例的回應裝置第二變化型的立體圖； [圖8]為依據一些實施例的回應裝置第三變化型的立體圖； [圖9]為依據一些實施例的回應裝置第四變化型的立體圖； [圖10]為依據一些實施例的回應裝置第五變化型的示意圖； [圖11]為依據一些實施例的回應裝置第六變化型的方塊示意圖； [圖12]為依據一些實施例的雷達系統的使用狀態示意圖； [圖13]為依據一些實施例的表徵資訊偵測與識別方法的流程圖； [圖14]為依據一些實施例的生理資訊偵測與識別方法的細部流程圖；及 [圖15]為依據一些實施例的表徵資訊偵測與識別方法的另一流程圖。

S110:發射至少一入射雷達訊號至一場域，並接收場域對應的至少一反射雷達訊號

S120:處理反射雷達訊號以得到待測對象各自對應的回應特徵和範圍資訊

S130:區分每一待測對象的回應特徵為識別資訊或表徵資訊

S140:依據範圍資訊和識別資訊，標識每一表徵資訊

Claims (21)

1. 一種生理資訊偵測與識別方法，包括： 發射至少一入射雷達訊號至一場域，並接收該場域對應的至少一反射雷達訊號； 處理該些反射雷達訊號以得到複數個待測對象各自對應的一回應特徵和一範圍資訊； 區分每一該待測對象的該回應特徵為一識別資訊或一生理資訊；及 依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一該生理資訊。
2. 如請求項1所述之生理資訊偵測與識別方法，其中該範圍資訊包括距離資訊或方位資訊。
3. 如請求項1所述之生理資訊偵測與識別方法，更包括： 響應於該回應特徵係該識別資訊，決定與該識別資訊相關聯的該待測對象係一回應裝置。
4. 如請求項3所述之生理資訊偵測與識別方法，其中該識別資訊是該回應裝置的一振動頻率或是該回應裝置的雷達散射截面變化。
5. 如請求項1所述之生理資訊偵測與識別方法，更包括： 響應於該回應特徵係該生理資訊，決定與該生理資訊相關聯的該待測對象係一生物體，並識別該回應特徵為該生物體的該生理資訊。
6. 如請求項5所述之生理資訊偵測與識別方法，更包括：響應於該回應特徵係該識別資訊，決定與該識別資訊相關聯的該待測對象係一回應裝置； 其中，依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一該生理資訊之步驟包括： 決定每一該生物體的該範圍資訊和每一該回應裝置的該範圍資訊是否匹配；及 響應於一特定生物體的該範圍資訊匹配於一特定回應裝置的該範圍資訊，以該特定回應裝置的該識別資訊標識該特定生物體的該生理資訊。
7. 如請求項1所述之生理資訊偵測與識別方法，其中該入射雷達訊號係頻率調變雷達訊號。
8. 一種表徵資訊偵測與識別方法，包括： 接收至少一雷達數位偵測資料； 處理該雷達數位偵測資料，以得到複數個待測對象各自對應的一回應特徵和一範圍資訊； 區分每一該待測對象的該回應特徵為一識別資訊或一表徵資訊；及 依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一該表徵資訊。
9. 如請求項8所述之表徵資訊偵測與識別方法，其中該範圍資訊包括距離資訊或方位資訊。
10. 如請求項8所述之表徵資訊偵測與識別方法，更包括： 響應於該回應特徵係該識別資訊，決定與該識別資訊相關聯的該待測對象係一回應裝置。
11. 如請求項10所述之表徵資訊偵測與識別方法，其中該識別資訊是該回應裝置的一振動頻率或是該回應裝置的雷達散射截面變化。
12. 如請求項8所述之表徵資訊偵測與識別方法，更包括： 響應於該回應特徵係該表徵資訊，更區分該表徵資訊為一生理資訊或一速度資訊；及 響應於該回應特徵係該生理資訊，決定與該生理資訊相關聯的該待測對象係一生物體，並識別該回應特徵為該生物體的該生理資訊。
13. 如請求項8所述之表徵資訊偵測與識別方法，更包括： 響應於該回應特徵係該表徵資訊，更區分該表徵資訊為一生理資訊或一速度資訊；及 響應於回應特徵係速度資訊，決定與速度資訊相關聯的該待測對象係一移動物體，並識別該回應特徵為該移動物體的該速度資訊。
14. 如請求項12所述之表徵資訊偵測與識別方法，更包括：響應於該回應特徵係該識別資訊，決定與該識別資訊相關聯的該待測對象係一回應裝置； 其中，依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一該表徵資訊之步驟包括： 決定每一該生物體的該範圍資訊和每一該回應裝置的該範圍資訊是否匹配；及 響應於特定生物體的該範圍資訊匹配於特定回應裝置的該範圍資訊，以該特定回應裝置的該識別資訊標識該特定生物體的該生理資訊。
15. 一種生理資訊監測雷達，包括： 一收發器，發射至少一入射雷達訊號至一場域，並接收該場域對應的至少一反射雷達訊號；及 一訊號處理模組，處理該些反射雷達訊號以得到複數個待測對象各自對應的一回應特徵和一範圍資訊，區分每一該待測對象的該回應特徵為一識別資訊或一生理資訊，並依據該等範圍資訊和該等識別資訊，標識每一該生理資訊。
16. 如請求項15所述之生理資訊監測雷達，其中該範圍資訊包括距離資訊或方位資訊。
17. 如請求項15所述之生理資訊監測雷達，其中響應於該回應特徵係該識別資訊，該訊號處理模組決定與該識別資訊相關聯的該待測對象係一回應裝置。
18. 如請求項17所述之生理資訊監測雷達，其中該識別資訊是該回應裝置的一振動頻率或是該回應裝置的雷達散射截面變化。
19. 如請求項15所述之生理資訊監測雷達，其中響應於該回應特徵係該生理資訊，該訊號處理模組決定與該生理資訊相關聯的該待測對象係一生物體，並識別該回應特徵為該生物體的該生理資訊。
20. 如請求項19所述之生理資訊監測雷達，其中響應於該回應特徵係該識別資訊，該訊號處理模組決定與該識別資訊相關聯的該待測對象係一回應裝置，並決定每一該生物體的該範圍資訊和每一該回應裝置的該範圍資訊是否匹配，響應於特定生物體的該範圍資訊匹配於特定回應裝置的該範圍資訊，該訊號處理模組以該特定回應裝置的該識別資訊標識該特定生物體的該生理資訊。
21. 如請求項20所述之生理資訊監測雷達，其中該生理資訊監測雷達為頻率調變連續波雷達。

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