ワイヤレス人体センシング ―バイタルサインの電波計測と信号処理―（オーム社） [電子書籍]Ω

非接触かつ簡単に複数のバイタルサインを常時計測可能なワイヤレス人体センシングについて、その電波計測と信号処理の方法をわかりやすく一から解説。　本書は、マイクロ波やミリ波を使って、人のバイタルサインをレーダなどの電波センサによって非接触で計測する技術（ワイヤレス人体センシング）の原理と応用方法を、詳しく解説した書籍です。　ワイヤレス人体センシングを使用すれば、病院などの医療施設、保育園などの保育施設、また、介護施設等における見守りを飛躍的に高精度・効率化できたり、AIやクラウド技術などと組み合わせて、誰もが簡単に自分のバイタルサインを日常的に把握できたりするなど、接触型のセンサでは考えられなかったことが実現できます。　一方、バイタルサインによる体の動きは、手足などの運動と比べて、ごくわずかな変動であり、レーダなどの電波センサを使って、対象者のバイタルサインを精度よく計測することは容易ではありません。　本書は、ワイヤレス人体センシングの土台となるアンテナ工学や基礎的な医療の知識から、実際に応用可能な電波計測と信号処理の方法までを、一からわかりやすく説明しています。目次序 章　ワイヤレス人体センシングとは0.1　これまでの生体計測センサの課題0.2　身近になってきたワイヤレス人体センシング第1章　人体計測の基礎1.1　生体センシングとレーダ計測1.2　呼吸器と呼吸の計測1.2.1　呼吸器の構造と機能1.2.2　呼吸の計測1.2.3　典型的な呼吸と数理モデル1.3　循環器と心拍の計測1.3.1　心臓の構造と機能1.3.2　心拍の計測1.3.3　心拍による皮膚変位1.4　血圧と脈波伝搬の計測1.4.1　血圧と脈波の性質1.4.2　脈波の計測1.5　人体運動の計測第2章　電波センシングの基礎2.1　ワイヤレス人体センシングのシステム構成2.2　サンプリングと量子化2.3　ワイヤレス人体センシングとSN比2.4　反射波の検出2.4.1　レーダ受信信号の確率密度関数2.4.2　受信信号電力と信号検出2.4.3　フィルタによるSN 比の向上2.5　呼吸計測とレーダ断面積2.6　心拍計測とSN比2.7　電波による距離の計測2.7.1　パルスレーダによる距離計測2.7.2　距離分解能2.7.3　パルス圧縮2.7.4　チャープ変調2.7.5　周波数変調連続波レーダによる距離計測2.8　電波による速度と位相の計測2.8.1　ドップラー効果と目標速度2.8.2　時間周波数解析と速度推定2.8.3　人体皮膚変位と位相の計測2.9　電波による目標方位の計測2.9.1　アンテナ指向性パターン2.9.2　アレーアンテナの原理2.9.3　送信アレーアンテナ2.9.4　受信アレーアンテナ2.9.5　等間隔リニアアレー2.9.6　角度プロファイルと到来方向推定2.9.7　MIMOアレーアンテナの原理2.9.8　MIMOアレーアンテナによる人体の複数部位計測第3章　電波による人体計測の基礎3.1　人体の電波計測における透過と反射3.1.1　人体組織の電気特性3.1.2　電波計測と生体組織モデル3.1.3　皮膚組織での電磁波散乱3.1.4　脂肪組織での電磁波散乱3.1.5　人体からの電磁波散乱3.1.6　衣服の電波計測への影響3.2　人体の電波計測における不要波の処理3.2.1　人体からの反射波とクラッタ除去3.2.2　チャネル不平衡とクラッタ除去3.2.3　皮膚変位の振幅とクラッタ除去3.2.4　生体センシングと周波数帯域第4章　呼吸・心拍の電波計測応用4.1　電波センサによる人体計測の実際4.1.1　電波センサの基本性能4.1.2　電波センサによる距離と角度の計測4.1.3　電波センサによる位相と生体信号の計測4.2　アレーレーダによる呼吸イメージング4.3　複数人のワイヤレス呼吸センシング4.4　ワイヤレス心拍センシング第5章　機械学習の適用5.1　機械学習によるジェスチャ識別5.1.1　ジェスチャの電波計測5.1.2　CNNによるジェスチャ識別5.1.3　ジェスチャ識別精度の評価5.2　機械学習による個人識別5.2.1　電波による個人識別5.2.2　歩行・着座の電波計測5.2.3　個人識別精度の評価5.2.4　電波計測と機械学習5.3　機械学習による心拍計測5.3.1　CNNによる心拍計測5.3.2　機械学習による心拍計測の精度評価5.3.3　呼吸成分の有無と心拍計測精度付　録A　マクスウェル方程式と平面波B　電磁ポテンシャルによる電磁界表現C　微小ダイポールからの電磁波の放射D　媒質の境界における平面波の反射E　レーダ方程式F　スペクトル解析と信号処理の基礎G　分解能と窓関数H　コヒーレント積分とインコヒーレント積分I　平板完全導体のレーダ断面積J　可視域とグレーティングローブ