Diseño y fabricación de los sistemas de adquisición y de comunicaciones de un radar CW-LFM para señales vitales

Abstract

En este Trabajo de Fin de Grado se ha diseñado y fabricado un sistema de comunicaciones capaz de monitorizar la actividad cardiorrespiratoria de una persona a distancia, en tiempo real. El objetivo principal es monitorizar el estado físico de personas a distancia para casos como apnea del sueño, personas mayores o emergencias en una UCI. Se considera un proyecto que refuerza el sector de la medicina y permite analizar la salud de un paciente independientemente de la localización del médico encargado. Se ha pretendido desarrollar un sistema cómodo, útil y realista a la hora de aplicarlo en pacientes en un entorno hospitalario. Por ello, se compondrá de tres módulos. Un radar, un microcontrolador y una aplicación Android. Cada uno tendrá una función específica. Para obtener las señales vitales de una persona se medirá la variación de su movimiento relativo. Tal y como se ha realizado este proyecto, iluminando el pecho con el radar se obtienen la respiración y los latidos del corazón en función de las variaciones milimétricas de distancia recorridas por la señal. Esto es posible gracias a los radares CW-LFM. El radar hará uso de esta tecnología y será el encargado de transmitir al microcontrolador la señal de batido obtenida en recepción tras iluminar al blanco. El procesado de esta señal se dividirá entre el microcontrolador y la aplicación Android para transmitir la mínima información posible entre dispositivos, reduciendo el tiempo requerido para ello. Debido a que se ha requerido diseñar un sistema fácilmente manejable para un futuro uso comercial, será necesario un único dispositivo capaz de muestrear, procesar y transmitir las señales recibidas por el radar. Este será el microcontrolador B-L475EIOT01A. Ofrece un procesador con velocidad relativamente alta, suficiente memoria para el procesado, ADCs con DMA para muestrear las señales del radar sin bloquear el CPU en el proceso y tarjeta WiFi. El microcontrolador realizará el preprocesado de la señal y creará un punto de acceso WiFi al cual se podrá conectar el dispositivo Android pertinente. Además, abrirá un socket TCP por el cual se realizará la comunicación entre ambos. Por último, se desarrollará la aplicación Android que recibirá los datos transmitidos por el microcontrolador. Realizará el procesado final y mostrará las señales correspondientes a la actividad cardiorrespiratoria del paciente en pantalla.