Pengaruh Dinding Penghalang pada Deteksi Tanda Vital Pernapasan dengan Through Wall Radar
Abstrak
Through-Wall Radar (TWR) telah banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang, salah satunya dalam pencarian atau evakuasi korban bencana yang tertimpa reruntuhan. TWR merupakan pengaplikasian sistem radar yang bekerja pada rentang frekuensi yang lebar atau ultra-wideband (UWB) sehingga memiliki tingkat akurasi yang tinggi dalam mendeteksi objek di balik dinding. Pada penelitian ini, antena Vivaldi digunakan untuk mendapatkan tingkat resolusi yang tinggi karena mampu bekerja pada UWB. Untuk menghasilkan tingkat akurasi yang tinggi, dibutuhkan parameter seperti karakteristik dielektrik untuk setiap jenis penghalang yang digunakan. Eksperimen pada penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh dinding penghalang pada deteksi tanda vital pernapasan menggunakan sistem radar. Sistem radar dimodelkan menggunakan dua metode, yaitu dengan vector network analyzer (VNA) dan bladeRF. Eksperimen dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu pembuatan desain sistem eksperimen, pengambilan data eksperimen, pengolahan hasil data eksperimen, dan analisis hasil eksperimen. Jenis dinding yang digunakan pada penelitian ini adalah dinding bata Hebel dan dinding kayu. Hasil data eksperimen pada penelitian ini digunakan untuk menganalisis pengaruh penghalang pada deteksi tanda vital pernapasan menggunakan sistem radar. Eksperimen menggunakan VNA sebagai sistem radar dilakukan untuk menganalisis pengaruh dinding penghalang pada deteksi target di balik dinding penghalang. Eksperimen menggunakan bladeRF sebagai sistem radar dilakukan untuk membuktikan ada atau tidaknya pengaruh penghalang pada deteksi tanda vital pernapasan menggunakan sistem radar. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa penurunan amplitudo sinyal peak-to-peak terbesar terjadi pada deteksi target dengan jarak 125 cm, yaitu sebesar 11,51 dB, dan delay sebesar 0,084 ns, saat menggunakan penghalang bata Hebel. Sementara itu, saat menggunakan penghalang kayu, penurunan rata-rata amplitudo sinyal peak-to-peak sebesar 2,968 dB dan delay sebesar 0,006 ns.
Referensi
Z. Li, T. Jin, Y. Dai, and Y. Song, “Through-Wall Multi-Subject Localization and Vital Signs Monitoring Using UWB MIMO Imaging Radar,” Remote Sens., Vol. 13, No. 15, pp. 1-21, Jul. 2021.
T.O. Praktika, A.A. Pramudita, and Y. Wahyu, “Design of Vivaldi Antenna for UWB Respiration Radar,” 2019 Int. Conf. Inf., Commun. Technol. (ICOIACT), 2019, pp. 11–16.
S. Saleh, et al., “Compact UWB Vivaldi Tapered Slot Antenna,” Alexandria Eng. J., Vol. 61, No. 6, pp. 4977–4994, Jun. 2022.
A. Dell’Aversano, A. Natale, A. Buonanno, and R. Solimene, “Through the Wall Breathing Detection by Means of a Doppler Radar and MUSIC Algorithm,” IEEE Sensors Lett., Vol. 1, No. 3, pp. 1-4, Jun. 2017.
K. Wang, Z. Zeng, and J. Sun, “Through-Wall Detection of the Moving Paths and Vital Signs of Human Beings,” IEEE Geosci., Remote Sens. Lett., Vol. 16, No. 5, pp. 717–721, May 2019.
B.P.A. Rohman, M.B. Andra, and M. Nishimoto, “Through-the-Wall Human Respiration Detection Using UWB Impulse Radar on Hovering Drone,” IEEE J. Sel. Top. Appl. Earth Obs., Remote Sens., Vol. 14, pp. 6572–6584, Jun. 2021.
F. Khan and S.H. Cho, “A Detailed Algorithm for Vital Sign Monitoring of a Stationary/Non-Stationary Human through IR-UWB Radar,” Sensors, Vol. 17, No. 2, pp. 1-15, Feb. 2017.
Z. Li, T. Jin, Y. Dai, and Y. Song, “Through-Wall Multi-Subject Localization and Vital Signs Monitoring Using UWB MIMO Imaging Radar,” Remote Sens., Vol. 13, No. 15, pp. 1-21, Jul. 2021.
Z. Duan and J. Liang, “Non-Contact Detection of Vital Signs Using a UWB Radar Sensor,” IEEE Access, Vol. 7, pp. 36888–36895, Apr. 2019.
X. Liang, et al., “An Improved Algorithm for Through-Wall Target Detection Using Ultra-Wideband Impulse Radar,” IEEE Access, Vol. 5, pp. 22101–22118, Oct. 2017.
X. Zhang, et al., “Contactless Simultaneous Breathing and Heart Rate Detections in Physical Activity Using IR-UWB Radars,” Sensors, Vol. 21, No. 16, pp. 1–18, Aug. 2021.
H. Ryanu, D. Setiawan, and Edwar, “Desain Antena Mikrostrip UWB dengan Peningkatan Lebar Pita dan Karakteristik Triple Notch Band,” J. Nas. Tek. Elekt., Teknol. Inf., Vol. 10, No. 3, pp. 249–256, Aug. 2021.
N.T. Kien and I.-P. Hong, “Evaluation of Common Building Wall in See-Through-Wall Application of Ultra-Wideband Synthetic Aperture Radar,” J. Elect. Eng., Technol., Vol. 16, pp. 437-442, Sep. 2020.
R. Ambarini, A.A. Pramudita, E. Ali, and A.D. Setiawan, “Single-Tone Doppler Radar System for Human Respiratory Monitoring,” 2018 5th Int. Conf. Elect. Eng. Comput. Sci., Inform. (EECSI), 2018, pp. 571–575.
X. Li and G. Lv, “Improved Radiation Characteristics of Compact Antipodal Vivaldi Antenna with the Hybrid Technique for UWB Applications,” Electromagn., Vol. 41, No. 1, pp. 66–81, 2021.
P.J. Gibson, “The Vivaldi Aerial,” Eur. Microw. Conf., 1979, pp. 101–105.
J. Zhang, H. Lan, M. Liu, and Y. Yang, “A Handheld Nano Through-Wall Radar Locating with the Gain-Enhanced Vivaldi Antenna,” IEEE Sensors J., Vol. 20, No. 8, pp. 4420–4429, Apr. 2020.
A.A. Pramudita, T.O. Praktika, and S. Jannah, “Radar Modeling Experiment Using Vector Network Analyzer,” 2020 Int. Symp. Antennas, Propag. (ISAP), 2021, pp. 99–100.
R. Akeela and B. Dezfouli, “Software-Defined Radios: Architecture, State-of-the-Art, Challenges,” Comput. Commun., Vol. 128, pp. 106–125, Sep. 2018.
D. Garmatyuk, J. Schuerger, and K. Kauffman, “Multifunctional Software-Defined Radar Sensor and Data Communication System,” IEEE Sensors J., Vol. 11, No. 1, pp. 99–106, Jan. 2011.
C. Apriono, F. Muin, and F.H. Juwono, “Portable Micro-Doppler Radar with Quadrature Radar Architecture for Non-Contact Human Breath Detection,” Sensors, Vol. 21, No. 17, pp. 1–15, Aug. 2021.
M. Gummineni and T.R. Polipalli, “Implementation of Reconfigurable Transceiver Using GNU Radio and HackRF One,” Wirel. Pers. Commun., Vol. 112, pp. 889–905, Jan. 2020.
T.T.T. Quynh, et al., “Network Coding with Multimedia Transmission and Cognitive Networking: An Implementation Based on Software-Defined Radio,” REV J. Electron., Commun., Vol. 10, No. 3–4, pp. 72–84, Jul.–Dec. 2021.
© Jurnal Nasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, di bawah Lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa 4.0 Internasional.
2.png)
