一种非接触式呼吸实时监测方法技术

本发明专利技术公开了一种非接触式呼吸实时监测方法，包括以下步骤：S1.利用毫米波雷达实时采集电磁回波数据，根据回波提取周围环境中物体的时间分布、空间分布；S2.根据时间差分数据判断人体所处的范围与分布，并抽取关键峰值点；S3.然后根据关键峰值点相位计算呼吸运动波形与呼吸频率，并计算异常性指标。本发明专利技术属所公开的非接触式呼吸实时监测方法，可以实时的测量并输出监测对象的呼吸生理行为，并可应用于检测用户的呼吸频率与呼吸异常监测报警。本发明专利技术安装简单、使用方便，可以实时、高精度的输出用户的呼吸波形，分析呼吸异常，拥有较高的可靠性以及较好的推广前景。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式呼吸实时监测方法
本专利技术属于非接触式传感器领域，具体涉及一种非接触式呼吸实时监测方法。
技术介绍
在老年照护中，最重要的环节之一就是对老年人生命安全的照护。如何全面地对老年人的行动安全与睡眠安全进行实时监测，是养老安全问题的关键所在。如果没有先进的、系统的、完善的测量方法来对老年人的生命体征与异常事件进行监测，就可能会错过黄金时间。目前，针对老年生命安全的监测设备相对不完善，导致对照护工作中的人力成本与人工压力较大，大大增加了照护难度与有效照护的局限性。现有的监测方式中多使用生物电传感器、流量传感器、压力传感器、运动传感器、摄像头等进行呼吸监测，但是如专利号201310167857.8使用生物电信号的方式往往需要向被测试者身体表面贴电极，会受到传感器与电缆等的限制；如专利号201410815455.9使用流量传感器需要穿戴监测设备，容易受到漏气、舒适性与适用性等方面的限制；如专利号201480005900.3使用压力传感器往往存在蠕变、漂移或者接触摩擦等问题，长期容易影响传感器的测量精度、使用寿命与使用舒适性；如专利号2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式呼吸实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.利用毫米波雷达实时采集电磁回波数据，根据回波提取周围环境中物体的时间分布、空间分布；/nS2.根据时间差分数据判断人体所处的范围与分布，并抽取关键峰值点；/nS3.然后根据关键峰值点相位计算呼吸运动波形与呼吸频率，并计算异常性指标。/n

【技术特征摘要】
1.一种非接触式呼吸实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.利用毫米波雷达实时采集电磁回波数据，根据回波提取周围环境中物体的时间分布、空间分布；
S2.根据时间差分数据判断人体所处的范围与分布，并抽取关键峰值点；
S3.然后根据关键峰值点相位计算呼吸运动波形与呼吸频率，并计算异常性指标。


2.如权利要求1所述的一种非接触式呼吸实时监测方法，其特征在于，步骤S1中，所述回波经过AD转换后为复数原始数据，每一帧的连续回波数据经过对时间轴进行快速傅里叶变换后为三维复数组s(x,y,kr,t)，其中，x为天线阵列横向索引，y为天线阵列竖向索引，kr为不同距离的索引，t为时间；然后计算各个方向的空间分布：






其中，xmax,ymax分别为天线阵列中横向天线与纵向天线个数，为天线阵列横向轴与雷达-物体连线的夹角索引，kθ为天线阵列纵向轴与雷达-物体连线的夹角索引，j是指复数的虚部单位。


3.如权利要求1或2所述的一种非接触式呼吸实时监测方法，其特征在于，步骤S2中，根据时间差分数据判断人体所处的范围与分布，并抽取关键峰值点，所述时间差分数据为：



基于所述时间差分数据来计算能量：



其中，sqrt为平方根，at为权重系数，tw为时间窗口长度；
通过算法搜索能量P值最大的点所对应的方向角度分别为θ0，根据确定的θ0来选择关注区域：
满足P>Pthreshold的区域为关注区域，
其中，Pthreshold为能量阈值，rmin、rmax分别为满足阈值要求的空间范围的最小距离与最大距离；
对于方向分别计算前向差分值与后向差分值：






difforward(kr,t)为前向差分值，difbackward(kr,t)为后向差分值；
在所述关注区域内计算峰值指标ddif(kr,t)：
ddif(kr,t)＝|difbackward(kr,t)-difforward(kr,t)|
其中通过算法搜索ddif(kr,t)最大的两个值所对应的距离分别为r1(t),r2(t)。


4.如权利要求3所述的一种非接触式呼吸实时监测方法，其特征在于，步骤S3中，计算所述r1(t),r2(t)位置的相位差，经过带通频率为0.1Hz到2Hz的带通巴特沃兹滤波器消除噪声与超低频分量，然后转化为呼吸运动波形：


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，翟潜，韩梅梅，
申请(专利权)人：浙江大学，浙江福祉科创有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33