Lo scopo del presente progetto è lo studio e la realizzazione di un sensore radar a modulazione di frequenza (FMCW) per il monitoraggio da remoto della posizione di soggetti posti all'interno di una stanza e della loro attività respiratoria e/o cardiaca. Questo sistema potrà essere utilizzato per il monitoraggio continuativo di soggetti anziani o con limitate capacità di movimento che spesso vivono da soli nella loro abitazione e potrà essere collegato ad un sistema di allarme per segnalare eventuali cadute o malori dei soggetti stessi. Il sensore radar che si vuole realizzare opererà all'interno della banda ISM intorno a 5.8 GHz e sarà completamente realizzato utilizzando circuiti integrati monolitici posti su substrati dielettrici multistrato ed antenne planari e/o dielettriche. Il sistema realizzato sarà quindi caratterizzato metrologicamente in termini di sensibilità, ed incertezza di misura confrontando le sue risposte con quelle di altri sensori di riferimento quali ECG, pletismografi ad impedenza e radar ottici.
Il presente progetto risponde al costante e progressivo incremento della speranza di vita media e dell'invecchiamento della popolazione. Al fine di realizzare un monitoraggio dello stato di salute in maniera non invasiva si propone un sistema radar in grado di stimare la posizione ed i principali parametri vitali e quindi lo stato di salute dell'individuo in remoto. In particolare, con questo progetto si vuole sviluppare un sistema radar che utilizzi la tecnica FMCW per individuare contestualmente la posizione del soggetto e la sua attività cardio-respiratoria. I Radar precedentemente proposti in letteratura prevedono di sfruttare la tecnica doppler (CW) per quanto riguarda i parametri vitali del soggetto e la tecnica FMCW per l'individuazione della posizione spaziale dello stesso. Rispetto a quanto precedentemente proposto in letteratura si sfrutterà contemporaneamente l'informazione contenuta nell'ampiezza e nella fase del segnale di ritorno, garantendo in tal modo una stima contemporanea di tutti i parametri di interesse. Questa soluzione presenta l'ulteriore vantaggio di poter ridurre la complessità del sistema dal punto di vista hardware, essendo in questo caso necessaria l'analisi di un solo tipo di forma d'onda.
E' inoltre importante evidenziare che i sistemi radar FMCW presenti sul mercato operano principalmente nelle bande ISM di 24 e 77 GHz. A queste frequenze le lunghezze d'onda in gioco sono dell'ordine di 12.5 mm e 3.9 mm, rispettivamente. Poiché il legame fase spostamento è lineare per spostamenti inferiori a mezza lunghezza d'onda, queste frequenze non si prestano a valutare l'attività respiratoria poiché essa comporta spostamenti della cassa toracica dell'ordine del centimetro. Viceversa alla frequenza di 5.8 GHz la lunghezza d'onda è di 5.17 cm e quindi ben si presta a soddisfare la suddetta condizione. In questo progetto sarà quindi sviluppato e realizzato in tecnologia integrata un innovativo radar MIMO operante a 5.8 GHz con una banda di 150 MHz con integrato il sistema di antenne e l'hardware ed il software necessari per l'elaborazione dei segnali acquisiti.
Inoltre, il sistema proposto sarà anche in grado di valutare la presenza ed i movimenti di altre persone eventualmente presenti nell'ambiente investigato. Questo riconoscimento sarà ottenuto grazie a particolari firme indotte dalla Radar Cross section (RCS) del soggetto e dalla frequenza respiratoria presenti nei segnali registrati. Infine, l'algoritmo di ricostruzione sarà anche in grado di eliminare l'effetto delle riflessioni multiple tra ostacoli operando una analisi sulla coerenza dei segnali ricevuti.