一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法、装置和雷达系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法、装置和雷达系统，该方法包括通过调频连续波毫米波雷达采集无人状态下目标空间的第一反射信号和在有人状态下目标空间的第二反射信号。将第一反射信号和所述第二反射信号分别与本振信号进行混频以获取第一混频信号和第二混频信号；其中，本振信号为调频连续波毫米波雷达自产生的一个时刻与发射信号同频率的信号。根据第一混频信号和第二混频信号，获取目标人物的呼吸频率、心跳频率和翻身信息。本发明专利技术通过对发送信号和接收信号混频的方式提取检测信号，电路设计简单、硬件消耗资源少、节省成本。

Sleep monitoring method, device and radar system based on frequency modulated continuous wave millimeter wave radar

The present invention provides a sleep monitoring method, apparatus and radar system based on FMCW millimeter wave radar. The method includes acquiring the first reflection signal of target space in unmanned state and the second reflection signal of target space in manned state by FMCW millimeter wave radar. The first reflection signal and the second reflection signal are mixed with the local oscillator signal respectively to obtain the first mixing signal and the second mixing signal, wherein the local oscillator signal is a signal of the same frequency as the transmitted signal at one time generated by the frequency modulated continuous wave millimeter wave radar. According to the first mixing signal and the second mixing signal, the respiratory frequency, heartbeat frequency and rollover information of the target person are obtained. The detection signal is extracted by mixing the transmitted signal and the received signal. The circuit design is simple, the hardware consumption is less, and the cost is saved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法、装置和雷达系统
本专利技术涉及信息通信
，尤其涉及一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法、装置和雷达系统。
技术介绍
随着生活节奏的加快，人们的生活压力越来越大，越来越多的人处于亚健康状态，失眠人群逐渐增多。同时，随着社会老龄化问题的日益凸显，越来越多空巢老人的健康问题，尤其是心脑血管等慢性疾病以及突发性疾病受到广泛关注。因此，如何在室内环境中对人体的呼吸、心跳等健康指标进行实时监测，如何确定人是否进入深度睡眠等情况，成为关注人体健康需要考虑的问题。目前，很多产品已经通过嵌入雷达的照明设备对室内人体的健康信息进行检测。一些现有的检测方法只是对雷达接收的回波信息进行简单判断。一些检测方法利用驻波形式提取检测信号，即要求收发信号的频率完全相同。一些检测方法在检波时需要使用两个固定距离的功率检波器。一些检测方法在检测微小位移时需要通过相角变化进行判断。现有技术存在的问题是：1、对雷达接收的回波信息进行简单判断，决策方法粗糙，对于人体呼吸以及心跳的检测精度较差。2、利用驻波形式提取检测信号，即要求收发信号的频率完全相同，因此对于信号的频率稳定度要求较高。3、检波时需要使用两个固定距离的功率检波器，既要求距离精度，又消耗更多资源。4、在检测微小位移时需要通过相角变化进行判断，因此对相角测量精度要求较高。
技术实现思路
本专利技术实施例提出的一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法、装置和雷达系统，具有实时检测功能，提高检测准确度。第一方面，本专利技术实施例提供一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法，具体包括：通过调频连续波毫米波雷达采集无人状态下目标空间的第一反射信号和在有人状态下目标空间的第二反射信号；将第一反射信号和所述第二反射信号分别与本振信号进行混频以获取第一混频信号和第二混频信号；其中，本振信号为调频连续波毫米波雷达自产生的一个时刻与发射信号同频率的信号；根据第一混频信号和第二混频信号，获取目标人物的呼吸频率、心跳频率和翻身信息。进一步地，根据第一混频信号和第二混频信号，获取目标人物的呼吸频率和心跳频率的步骤包括：从低通滤波器提取所述第一混频信号和第二混频信号的差频信号；对目标空间的第一混频信号的差频信号做FFT频谱分析，记录目标空间完整的频谱信息作为频谱初值Sa1；对目标空间的第二混频信号的差频信号做FFT频谱分析，记录目标空间和目标人物完整的频谱信息作为频谱值Sa2；提取目标人物的频谱信息Sa，记录频谱信息Sa幅频特性的最大峰值频率f0，其中Sa＝Sa2–Sa1；将最大峰值频率f0处的幅频和相频信息进行快速傅立叶变换以获得幅度频谱Sv，求出最大峰值频率f0对应距离处物体的速度信息，获得目标人物的呼吸速度谱线f1和心跳速度谱线f2；记录目标人物两次出现呼吸速度谱线f1的开始时刻之间的时间间隔Δt1，求出所述目标人物呼吸频率为1/Δt1；记录两次目标人物的心跳速度谱线f2的开始时刻之间的时间间隔Δt2，求出目标人物心跳频率1/Δt2。更进一步地，呼吸速度谱线和心跳速度谱线均为所述幅度频谱Sv的峰值谱线且f1<f2。更进一步地，获取所述目标人物的翻身信息的步骤包括：检测所述幅度频谱Sv是否存在f1和f2之外的第三根峰值谱线f3；若有，则判断是否满足f1<f2<f3；若是，则判定目标人物出现翻身信息。进一步地，将调频连续波毫米波雷达设置于室内空间的天花板上或高处墙壁上对室内空间的目标人物的睡眠进行监测。进一步地，目标人物的呼吸频率或心跳频率处于预先设定的危险阈值时，生成报警消息；警报消息通过无线通讯被发送至调频连续波毫米波雷达关联的用户终端。进一步地，当目标空间内存在两个目标人物时，判断调频连续波毫米波雷达与两个目标人物的距离差大于距离分辨率L；若是，获得两个目标人物对应的呼吸频率、心跳频率和翻身信息；其中，L＝c/2B。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控装置，包括处理器，具体包括：信号采集模块，用于通过调频连续波毫米波雷达采集无人状态下目标空间的第一反射信号和在有人状态下目标空间的第二反射信号。混频信号模块，用于将所述第一反射信号和所述第二反射信号分别与本振信号进行混频以获取第一混频信号和第二混频信号；其中，本振信号为调频连续波毫米波雷达自产生的一个时刻与发射信号同频率的信号。数据提取模块，根据所述第一混频信号和第二混频信号，获取所述目标人物的呼吸频率、心跳频率和翻身信息。所述数据提取模块还用于：从低通滤波器提取第一混频信号和第二混频信号的差频信号。对目标空间的第一混频信号做FFT频谱分析，记录目标空间完整的频谱信息作为频谱初值Sa1。对目标空间的第二混频信号做FFT频谱分析，记录目标空间和目标人物完整的频谱信息作为频谱值Sa2。提取目标人物的频谱信息Sa，记录频谱信息Sa幅频特性的最大峰值频率f0，其中Sa＝Sa2–Sa1。将最大峰值频率f0处的幅频和相频信息进行快速傅立叶变换以获得幅度频谱Sv，求出所述最大峰值频率f0对应距离处物体的速度信息，获得目标人物的呼吸速度谱线f1和心跳速度谱线f2；其中，呼吸速度谱线和心跳速度谱线均为幅度频谱Sv的峰值谱线且f1<f2。记录目标人物两次出现呼吸速度谱线f1的开始时刻之间的时间间隔Δt1，求出目标人物呼吸频率为1/Δt1。记录两次所述目标人物的心跳速度谱线f2的开始时刻之间的时间间隔Δt2，求出所述目标人物心跳频率1/Δt2。判断模块，用于检测幅度频谱Sv是否存在f1和f2之外的第三根峰值谱线f3；若有，则判断是否满足f1<f2<f3；若是，则判定目标人物出现翻身信息。监测模块，用于将调频连续波毫米波雷达设置于室内空间的天花板上或高处墙壁上，对室内空间的所述目标人物的睡眠进行监测。警报生成与发送模块，目标人物的呼吸频率或心跳频率处于预先设定的危险阈值时，生成报警消息；警报消息通过无线通讯被发送至所述调频连续波毫米波雷达关联的用户终端。第三方面，本专利技术实施例提供一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控系统，包括接收发天线、发射天线、外围电路、调频连续波毫米波雷达传感器、无线模块以及处理器，所述处理器执行如本专利技术实施例第一方面中所述的方法。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：本专利技术实施例提供的一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法及装置和雷达系统，通过对发射信号和接收信号混频的方式提取检测信号，电路设计简单、硬件消耗资源少、节省成本。本专利技术的检测信号主要提取收发信号的频率差，不要求收发信号的频率完全一致，而且在判断人体的呼吸频率以及心跳时通过对多个扫频段进行快速傅立叶变换，从而提取速度峰值信息，因此对于信号的频率稳定度和相角精度有一定容忍度，而且测量精度高。本专利技术可以同时检测两人及多人的呼吸频率、心跳频率以及翻身情况等信息，从而实现多人的睡眠监测。本专利技术能够在检测人体呼吸频率、心跳，以及翻身的统计情况的基础上，结合不同应用场景，不同的健康指数标准，检测人体的慢性疾病、突发性疾病，以及突发性状况。从而通过扩展本专利技术方法可以实现多种不同功能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法，其特征在于，所述方法包括：通过调频连续波毫米波雷达采集无人状态下目标空间的第一反射信号和在有人状态下目标空间的第二反射信号；将所述第一反射信号和所述第二反射信号分别与本振信号进行混频以获取第一混频信号和第二混频信号；其中，本振信号为调频连续波毫米波雷达自产生的一个时刻与发射信号同频率的信号；根据所述第一混频信号和第二混频信号，获取所述目标人物的呼吸频率、心跳频率和翻身信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法，其特征在于，所述方法包括：通过调频连续波毫米波雷达采集无人状态下目标空间的第一反射信号和在有人状态下目标空间的第二反射信号；将所述第一反射信号和所述第二反射信号分别与本振信号进行混频以获取第一混频信号和第二混频信号；其中，本振信号为调频连续波毫米波雷达自产生的一个时刻与发射信号同频率的信号；根据所述第一混频信号和第二混频信号，获取所述目标人物的呼吸频率、心跳频率和翻身信息。2.根据权利要求1所述的一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法，其特征在于，所述根据所述第一混频信号和第二混频信号，获取所述目标人物的呼吸频率和心跳频率的步骤包括：从低通滤波器提取所述第一混频信号和第二混频信号的差频信号；对所述目标空间的第一混频信号的差频信号做FFT频谱分析，记录所述目标空间完整的频谱信息作为频谱初值Sa1；对所述目标空间的第二混频信号的差频信号做FFT频谱分析，记录所述目标空间和目标人物完整的频谱信息作为频谱值Sa2；提取所述目标人物的频谱信息Sa，记录所述频谱信息Sa幅频特性的最大峰值频率f0，其中Sa＝Sa2–Sa1；将所述最大峰值频率f0处的幅频和相频信息进行快速傅立叶变换以获得幅度频谱Sv，求出所述最大峰值频率f0对应距离处物体的速度信息，获得所述目标人物的呼吸速度谱线f1和心跳速度谱线f2；记录所述目标人物两次出现呼吸速度谱线f1的开始时刻之间的时间间隔Δt1，求出所述目标人物呼吸频率为1/Δt1。记录两次所述目标人物的心跳速度谱线f2的开始时刻之间的时间间隔Δt2，求出所述目标人物心跳频率1/Δt2。3.根据权利要求2所述的一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法，其特征在于，所述呼吸速度谱线和所述心跳速度谱线均为所述幅度频谱Sv的峰值谱线且f1<f2。4.根据权利要求2所述的一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法，其特征在于，获取所述目标人物的翻身信息的步骤包括：检测所述幅度频谱Sv是否存在f1和f2之外的第三根峰值谱线f3；若有，则判断是否满足f1<f2<f3；若是，则判定所述目标人物出现翻身信息。5.如权利要求1所述的一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法，其特征在于，将所述调频连续波毫米波雷达设置于室内空间的天花板上或高处墙壁上，对室内空间的所述目标人物的睡眠进行监测。6.如权利要求1所述的一种基于调频连续波毫米波雷达的睡眠监控方法，其特征在于，所述目标人物的呼吸频率或心跳频率处于预先设定的危险阈值时，生成报警消息；所述警报消息通过无线通讯被发送至所述调频连续波毫米波雷达关联的用户终端。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张谅，赵铁刚，
申请(专利权)人：厦门精益远达智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35