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# Rader_IQ
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基于ESP32-S3的雷达信号处理项目，用于人体存在检测、心率和呼吸率监测。
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## 项目简介
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本项目使用ESP32-S3微控制器和24GHz雷达传感器（R60ABD1）实现非接触式人体生命体征监测。通过处理原始IQ信号，系统能够实时检测人体存在状态，并准确测量心率和呼吸率。
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## 主要功能
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- **人体存在检测**：基于相位方差分析判断是否有人体存在
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- **活动状态识别**：区分人体静止和运动状态
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- **心率监测**：通过频域分析提取心率信号（40-180 BPM）
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- **呼吸率监测**：通过频域分析提取呼吸率信号（4-40 BPM）
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- **信号平滑处理**：使用移动平均滤波减少测量波动
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- **异常值检测**：自动过滤超出生理范围的测量值
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## 硬件平台
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- **主控芯片**：ESP32-S3 WROOM
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- **开发板**：FreeNove ESP32-S3 WROOM
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- **雷达传感器**：R60ABD1 24GHz毫米波雷达
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- **ADC配置**：12位分辨率，12dB衰减
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## 技术栈
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- **开发框架**：Arduino Framework
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- **构建工具**：PlatformIO
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- **主要库**：
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- ArduinoJson（JSON数据处理）
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- Modbus-ESP8266（Modbus通信）
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## 项目结构
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Rader_IQ/
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├── src/
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│ ├── main.cpp # 主程序入口
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│ ├── radar_vitals.h # 雷达信号处理头文件
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│ ├── radar_vitals.cpp # 雷达信号处理实现
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│ ├── io_flash.h # IO和Flash管理头文件
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│ └── io_flash.cpp # IO和Flash管理实现
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├── data_formats_explanation.md # 数据格式说明文档
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├── platformio.ini # PlatformIO配置文件
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└── README.md # 项目说明文档
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## 核心算法
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### 信号处理流程
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1. **数据采集**：通过ADC采集I/Q两路原始信号
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2. **去直流处理**：消除信号的直流分量
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3. **相位计算**：使用atan2函数计算相位
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4. **相位展开**：处理相位跳变，确保连续性
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5. **人体检测**：基于相位方差判断人体存在
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6. **活动识别**：基于相位差分能量判断运动状态
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7. **频率估计**：使用简化DFT在特定频段搜索最大能量
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8. **结果平滑**：移动平均滤波和异常值过滤
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### 参数配置
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- **采样率**：4000 Hz
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- **数据长度**：256个样本
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- **有效采样率**：200 Hz（经过20倍降采样）
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- **心率频段**：0.8-2.5 Hz（48-150 BPM）
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- **呼吸频段**：0.1-0.5 Hz（6-30 BPM）
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- **平滑窗口**：10个样本
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## 引脚定义
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| 功能 | 引脚 | 说明 |
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|------|------|------|
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| I信号输入 | GPIO9 | ADC1_CHANNEL_0 |
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| Q信号输入 | GPIO10 | ADC1_CHANNEL_1 |
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| 网络LED | GPIO35 | 网络状态指示 |
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| 配置清除 | GPIO4 | 配置清除指示灯 |
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| 雷达启动 | GPIO36 | 雷达使能信号 |
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| Boot按钮 | GPIO0 | 系统启动按钮 |
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## 安装和配置
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### 环境要求
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- PlatformIO IDE（推荐使用VSCode + PlatformIO扩展）
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- ESP32-S3开发板
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- R60ABD1雷达传感器模块
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### 安装步骤
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1. 克隆或下载本项目
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2. 使用PlatformIO打开项目
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3. 连接ESP32-S3开发板
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4. 上传程序到开发板
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5. 通过串口监视器查看输出（115200波特率）
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### 编译和上传
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```bash
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# 编译项目
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pio run
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# 上传到开发板
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pio run --target upload
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# 监视串口输出
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pio device monitor
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## 数据输出格式
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系统通过串口输出实时监测数据，格式如下：
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👤 Human moving - IQ电压: I=1.570V, Q=1.572V - 💓 心率: 72.0 BPM, 呼吸: 16.0 BPM
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### 状态说明
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- **No person**：未检测到人体
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- **Human moving**：检测到人体运动
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- **Human static**：检测到人体静止
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### 数据字段
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- **IQ电压**：I和Q通道的平均电压值
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- **心率**：实时心率（BPM）
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- **呼吸率**：实时呼吸率（BPM）
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## 性能特点
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- **实时性**：每256个样本更新一次结果
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- **准确性**：通过频域分析提高测量精度
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- **稳定性**：多层滤波处理减少波动
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- **鲁棒性**：异常值检测确保数据可靠性
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## 开发说明
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### 代码规范
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- 使用C++编程语言
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- 遵循Arduino编码规范
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- 使用FreeRTOS多任务处理
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- 模块化设计，便于维护和扩展
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### 调试建议
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- 使用串口监视器查看实时输出
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- 调整滤波参数以适应不同环境
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- 根据实际需求修改频段范围
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- 注意ADC采样率和处理能力的平衡
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### 扩展功能
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- 添加BLE或WiFi通信功能
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- 集成数据存储和上传功能
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- 开发移动端或Web端监控界面
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- 添加多目标检测功能
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## 常见问题
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### 心率和呼吸率波动大
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- 确保雷达传感器位置正确
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- 避免环境中有强干扰源
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- 调整平滑窗口大小
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- 检查传感器连接是否稳定
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### 检测不到人体
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- 检查雷达传感器供电
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- 确认传感器工作正常
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- 调整检测阈值参数
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- 检查ADC通道配置
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## 许可证
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本项目仅供学习和研究使用。
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## 联系方式
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如有问题或建议，请通过项目仓库联系。
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## 更新日志
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### v1.0
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- 初始版本发布
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- 实现基本的人体检测和生命体征监测
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- 添加信号平滑和异常值处理功能 |