利用PSoC 6 AI评估套件，构建一个隐私安全、非接触式的老年人监测系统

随着全球人口老龄化，为老年人提供无创的健康与安全监测已成为一项迫切需求。传统的可穿戴设备需要持续充电，且老年人可能遗忘或拒绝使用。而摄像头则引发严重的隐私问题，尤其是在卧室或浴室等私密空间。本项目展示了如何利用PSoC 6 AI评估套件(CY8CKIT-062S2-AI)及其内置的XENSIV BGT60TR13C 60GHz FMCW雷达，构建一个隐私安全、非接触式的老年人监测系统。

通过利用ModusToolbox生态系统以及mtb-example-psoc6-radar-presence代码示例，该系统可可靠地检测房间是否有人(宏级存在)并测量微小的胸壁位移，以确认呼吸和生命体征(微级存在)。

硬件组件

•英飞凌 PSoC 6 AI 评估套件(CY8CKIT-062S2-AI)USB-C 数据线(用于编程和数据传输)安装支架/三脚架(用于将套件放置在胸部高度)

软件应用与在线服务

•ModusToolbox™ 工具包(v3.1 或更高版本)

•英飞凌雷达融合图形用户界面(可通过英飞凌开发者中心/雷达开发工具包获取)

•串行终端(例如 Tera Term、PuTTY 或集成的 ModusToolbox 终端)

分步实施

第一步：

•在 ModusToolbox 中创建项目

•启动 ModusToolbox 项目创建器应用程序。

•选择“PSoC 6 BSP(板支持包)”类别，然后从列表中选择 CY8CKIT-062S2-AI 套件。点击“下一步”。

•在应用程序选择界面中，展开“雷达或外设”类别。

•找到并选中“雷达存在检测”示例(mtb-example-psoc6-radar-presence)。

•为您的项目命名(例如：Elderly_Vital_Sign_Monitor)，然后点击“创建”。

•项目创建完成后，关闭项目创建器，打开 ModusToolbox Eclipse IDE。如果项目未自动显示，请将其导入到工作区。

第二步：

理解代码与雷达配置

固件使用英飞凌雷达设备驱动程序(RDK)来协调BGT60TR13C雷达芯片的运行。该芯片作为双状态机工作，兼顾灵敏度和功耗优化：

•宏观存在状态：雷达以较低的帧率运行，监测广泛的多普勒频移，以判断是否有人员进入房间。

•微观存在状态：一旦检测到人员，固件将提高帧率，定位用户所在的具体频段，并开始分析亚毫米级的相位变化。

随时间推移的相位偏移可追踪胸部的位移：

该代码应用了一个带通滤波器(0.1 Hz 至 0.5 Hz)，以将正常的呼吸频率与背景环境噪声分离。

第三步：固件的构建与刷写

1. 使用 KitProg3 的 USB 端口，通过 USB-C 数据线将您的 PSoC 6 AI 套件连接到计算机。

2. 在 ModusToolbox Eclipse IDE 中，导航至快速面板(通常位于左下角)。

3. 在“启动”部分，点击“构建应用程序”，确保编译完成后无任何错误。

4. 编译成功后，点击“程序”(KitProg3)，将二进制文件刷入 PSoC 6 微控制器。

第四步：测试与验证

为验证系统是否正常运行并提取生命体征数据，您需要与板卡建立串行通信通道。

1. 串行端口设置

•打开您首选的串行终端应用程序(例如 Tera Term)。

•选择与您的 KitProg3 USB-UART 桥接器关联的 COM 端口。

•按以下方式配置串行参数：

▷波特率：115200

▷数据位：8

▷奇偶校验：无

▷停止位：1

2. 实验设置(检测设备存在)

将您的 PSoC 6 AI 套件牢固地安装在稳定表面上，并使其面向测试区域。确保视线范围内没有振动风扇或移动的窗帘。

第五步：通过雷达融合图形界面进行高级测试与验证

虽然串行终端提供数值数据，但英飞凌雷达融合图形界面可让您实时查看原始频率、时域信号以及距离-多普勒图，以验证生命体征检测的灵敏度。

1. 连接到图形用户界面

•关闭串行终端以释放硬件通信通道。

•启动雷达融合图形用户界面软件。

•软件将扫描已连接的USB端点。从起始仪表板中选择您已连接的BGT60TR13C / PSoC 6 AI套件设备，然后点击“连接”。

2. 评估时域和频域

•转到原始数据视图选项卡。

•完全静止地站在传感器前，仔细观察时域通道输出($I/Q$ 信号)。当你移动时会注意到高频的啁啾信号，而当你静止不动时，则会看到信号上叠加着缓慢且有节奏的调制。

•切换到频率域(FFT)图。峰-侧瓣电平比值将清晰地显示您身体所在的具体频段范围。

3. 分析输出日志(验证)

•场景A：空房间。当传感器前方无人时，终端日志将显示“无人员”或“宏检测扫描”循环状态，表示系统保持在低功耗待机模式。(请在此插入您空房间的串口终端截图)

•场景B：呼吸/生命体征验证。请站在传感器正前方静止不动(距离1至2米)，自然呼吸。终端应记录从宏状态成功切换为微状态，隔离您的距离范围，并打印出实时估算的呼吸频率。

结论

通过在PSoC 6 AI套件中集成XENSIV™雷达，并结合Radar Fusion图形用户界面，我们构建并验证了一种非接触式、隐私安全的老年人监测方案。其高深度分辨率使设备能够从静态背景杂乱中分辨出细微的呼吸节律，为部署基于边缘的跌倒和健康异常检测器奠定了理想基础。

本文编译自hackster.io