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Companion Animal Industry

NON-CONTACT HEALTH MONITORING SYSTEM BASED ON MILLIMETER-WAVE RADAR

2026-08-02

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

  1. 밀리미터파 레이더 기반 비접촉식 생체신호 모니터링 시스템 개발
  2. 심박수와 호흡 정보 추출 및 신호 처리 알고리즘 구현
  3. 의사결정 트리 분류 모델을 통한 동물 상태 분류 성능 검증
  4. 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

papermillimeter-wave-radarnon-contact-monitoringvital-signsheart-raterespirationfmcw-radar