ANALISI E VALIDAZIONE DI UN SISTEMA RADAR FMCW PER IL MONITORAGGIO NON INVASIVO DI PARAMETRI FISIOLOGICI

The continuous monitoring of vital signs represents an increasingly compelling challenge in the field of modern clinical diagnostics, which is moving away from traditional wearable devices toward advanced contactless technologies. This thesis project specifically analyzes radar systems as a solution for extracting respiratory rate and heart rate. The objective of this work is to design and implement a signal processing pipeline capable of isolating micro-displacements of the chest, with the ultimate goal of creating an active monitoring and early warning system for detecting physiological abnormalities. The methodology adopted involves the use of the V-MD3 radar operating at 61 GHz and the development of a processing chain in the MATLAB environment based on the CFAR algorithm for target localization and the iterative NOMP algorithm for spectral estimation in the continuous domain. The system was validated through 60 acquisitions conducted in different operational environments, and all results demonstrate the pipeline’s high robustness in separating vital components. Furthermore, the alert module promptly identifies risk situations, confirming the effectiveness of radar technology for advanced telemedicine applications.

Il monitoraggio continuo dei parametri vitali rappresenta una sfida sempre più avvincente nell'ambito della diagnostica clinica moderna, orientata al superamento dei tradizionali dispositivi indossabili in favore di tecnologie contactless avanzate. Il presente progetto di tesi analizza, in particolare, il sistema radar come soluzione per l'estrazione della frequenza respiratoria e della frequenza cardiaca. L'obiettivo del lavoro è la progettazione e l'implementazione di una pipeline di elaborazione dei segnali capace di isolare i micro-spostamenti del torace, con il fine ultimo di realizzare un sistema di monitoraggio attivo e di allerta precoce per la rilevazione di anomalie fisiologiche. La metodologia adottata prevede l'utilizzo del radar V-MD3 operante a 61 GHz e lo sviluppo di una catena di processing in ambiente MATLAB basata sull'algoritmo CFAR per la localizzazione del bersaglio e sull'algoritmo iterativo NOMP per la stima spettrale nel dominio continuo. Il sistema è stato validato attraverso 60 acquisizioni condotte in ambienti operativi differenti e tutti i risultati mostrano un'elevata robustezza della pipeline nella separazione delle componenti vitali. Il modulo di allerta, inoltre, identifica tempestivamente situazioni di rischio, confermando l'efficacia della tecnologia radar per applicazioni avanzate di telemedicina.