在微波传感系统中实现鲁棒且自适应的直流偏移校准，以用于长期微波心电图检测

《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》：Robust and Adaptive DC Offset Calibration in Microwave Sensing Systems for Long-Term Microwave Cardiogram Detection

随机身体运动或附近物体干扰导致微波生物雷达系统存在时变直流偏移，传统LS单段圆拟合方法在低信噪比时失效。本文提出基于均匀最大幅度调制的多段联合圆拟合校准技术，通过几何空间变换保持幅相关系，采用双模拟合机制自适应处理噪声，结合Huber损失、阈值优化和平均定位提升鲁棒性。实验表明该方法使解调误差降低10-1000倍，为微波心电图与体表心电图特征对齐及长期心律失常监测提供新方案，支持早期风险预测。

　　

摘要：

在长期的临床监测中，身体的随机运动或附近物体的干扰会导致微波生物医学雷达系统中出现时变直流偏移。传统的基于最小二乘（LS）圆拟合的直流偏移校准方法对于信噪比较低的微弱心肺运动效果不佳。为了解决这一问题，本文提出了一种新的直流偏移校准技术，该技术能够在近似均匀的最大幅度调制下对多个分割的雷达信号轨迹进行联合圆拟合。所提出的技术通过几何空间变换保持幅度和相位关系，利用双模拟合机制自适应处理噪声进行直流偏移校准，并通过结合Huber损失残差计算、基于阈值的优化和平均定位来提高系统的鲁棒性。在实验室和临床环境中的仿真和实验验证表明，与传统LS单段圆拟合相比，该技术能够在相似的信噪比条件下将解调误差降低1000倍（对于0.004λ的位移）。这有助于解决微波生物医学雷达系统中直流偏移的问题，从而实现心律失常患者的微波心电图与心电图特征的对齐，并推进基于雷达的心律失常长期监测技术。所展示的机械-电气相关性为早期风险预测提供了支持。