Companion Animal Industry
NON-CONTACT HEALTH MONITORING SYSTEM BASED ON MILLIMETER-WAVE RADAR
NON-CONTACT HEALTH MONITORING SYSTEM BASED ON MILLIMETER-WAVE RADAR
- 저자: XiangRui Tang; Qian Guo; Dong Shen
- 출처: - (2026)
- DOI/링크: https://doi.org/10.61784/jpmr3087
- 연구 계열: Topics/Companion Animal Industry
- 정리일: 2026-08-02
TL;DR
밀리미터파 레이더 기반 비접촉식 생체신호 모니터링 시스템을 개발하여 동물의 심박수와 호흡 정보를 실시간으로 추출하고 분류할 수 있음을 입증했다. 시스템은 비접촉, 실시간, 휴대용 모니터링의 장점을 가지며 심박수가 상태 분류의 주요 지표임을 확인했다.
1. 연구 배경 및 동기
- 다루는 문제: 반려동물 시장의 확대에 따라 동물 보호, 건강 관리 및 동물과 인간의 조화로운 공존이 중요해지고 있다. 본 연구는 밀리미터파 레이더 기반의 휴대용 내장형 생체신호 모니터링 시스템을 설계한다.
- 기존의 공백 / 왜 필요한가: 기존의 접촉식 모니터링 방식의 한계를 극복하고 동물의 건강 상태를 비접촉 방식으로 실시간 모니터링할 필요가 있다.
2. 관련 연구
- 기존 연구 흐름:
- 이 논문의 위치: 본 논문은 IWR6843AOPEVM FMCW 레이더를 활용한 비접촉식 생체신호 모니터링 시스템을 구현하고, 신호 처리를 통해 심박수와 호흡 정보를 추출하며 무선 전송 기능을 통합한 실용적 시스템을 제시한다.
3. 핵심 기여
- 밀리미터파 레이더 기반 비접촉식 생체신호 모니터링 시스템 개발
- 심박수와 호흡 정보 추출 및 신호 처리 알고리즘 구현
- 의사결정 트리 분류 모델을 통한 동물 상태 분류 성능 검증
- 시스템의 비접촉, 실시간, 휴대용 모니터링 장점 입증
4. 제안 방법론
- 전체 접근 논리: IWR6843AOPEVM FMCW 레이더로 원시 생리 데이터를 수집하고 신호 처리를 통해 심박수와 호흡 정보를 추출한 후, 다양한 통계 분석 및 머신러닝 기법을 적용하여 시스템 성능을 평가한다.
- 단계:
- IWR6843AOPEVM FMCW 레이더를 이용한 원시 생리 데이터 수집
- 신호 처리를 통한 심박수 및 호흡 정보 추출
- OLED 모듈에 결과 표시 및 스마트폰 등 상위 컴퓨터로 무선 전송
- 비모수 검정, Spearman 상관분석, 의사결정 트리 분류, 신뢰도 및 타당도 분석을 통한 데이터 평가
5. 실험 설정
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 대상/재료 | 국내 도베르만 핀셔 3마리 |
| 처리 조건 | 일상적 상태에서 심박수 및 호흡 데이터 수집 |
| 대조군 | - |
| 측정 방법 | 심박수, 호흡 정보; 비모수 검정, Spearman 상관분석, 의사결정 트리 분류, 신뢰도 분석, 타당도 분석 |
6. 실험 결과 분석
| 지표 | 변화(Δ) | 조건 · 유의성 |
|---|---|---|
| 시스템 성능 | 비접촉, 실시간, 휴대용 모니터링 장점 확인 | 일상 상태에서의 데이터 수집 |
| 상태 분류 | 심박수가 상태 분류의 주요 기준이며 의사결정 트리 모델이 우수한 성능 발휘 | 의사결정 트리 분류 모델 적용 |
| 사용자 피드백 | 지속 작동 시간과 휴대성이 추가 최적화가 필요한 사용자 관심사로 확인 | 설문 분석 |
제안 기전(인과 사슬):
밀리미터파 레이더 신호 수집 → 신호 처리를 통한 심박수·호흡 정보 추출 → 의사결정 트리 분류 모델을 통한 동물 상태 분류
7. 비판적 평가
강점
- 비접촉식 모니터링으로 동물에 대한 스트레스 최소화
- 실시간 생체신호 추출 및 무선 전송 기능
- 휴대용 설계로 다양한 환경에서 사용 가능
한계 · 의문
- 제한된 수의 테스트 대상(3마리)으로 일반화 가능성 미흡
- 지속 작동 시간 및 배터리 성능 최적화 필요
- 다양한 동물 종에 대한 적용 가능성 미검증
8. 향후 연구 방향
- 지속 작동 시간 및 휴대성 개선을 통한 시스템 최적화
- 더 많은 동물 대상 및 다양한 종에 대한 검증
- 클라우드 기반 데이터 관리 및 장기 건강 모니터링 시스템 구축
9. 결론
본 연구는 밀리미터파 레이더 기반의 비접촉식 생체신호 모니터링 시스템을 성공적으로 개발하고 구현했다. 시스템은 실시간 심박수 및 호흡 모니터링에서 우수한 성능을 보이며, 추가 최적화를 통해 동물 건강 관리의 실용적 솔루션이 될 수 있다.
Keywords
millimeter-wave radar, non-contact monitoring, vital signs, heart rate, respiration, FMCW radar, animal health monitoring, signal processing