一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法及设备技术

本申请公开了一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法及设备，用以解决现有的HRV信号提取方法无法对使用者进行非接触长期监测的技术问题。方法包括：采集人体在睡眠状态下的雷达回波数据，并对所述雷达回波数据进行处理，得到所述人体的生命体征信号；其中，所述雷达回波数据是通过毫米波雷达作用于所述人体得到的；基于第一预设滤波器对所述生命体征信号进行滤波，得到第一滤波信号，以及基于第二预设滤波器对所述生命体征信号进行滤波，得到第二滤波信号；通过第一预设算法对所述第一滤波信号进行心跳周期划分，得到心跳周期信号；通过第二预设算法，利用所述第二滤波信号对所述心跳周期信号进行筛选得到HRV信号。心跳周期信号进行筛选得到HRV信号。心跳周期信号进行筛选得到HRV信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法及设备


[0001]本申请涉及雷达信号处理和生物医学工程处理
，尤其涉及一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法及设备。

技术介绍

[0002]随着医疗技术水平的不断提高，现代人越来越关注自己的健康。心脏是人体最重要的器官之一，正常人的心率不是绝对规则的，心率变异性(Heart Rate Variability，HRV)信号描述了心率节奏快慢随时间所发生的变化，通过对HRV信号的分析可获得控制心脏节律的神经系统的有关信息，对心血管疾病早期诊断、病中监护、预后评估等具有重要意义。
[0003]传统的HRV信号获取方式主要是接触式的，通过导联电极从使用者或者病人胸前测量心电信号，但这种方式极容易引起使用者或者病人的不适，不便于对其进行长期的监测。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法及设备，用以解决现有的HRV信号获取方法无法实现对使用者或者病人通过非接触的方式进行长期监测的技术问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法，所述方法包括：采集人体在睡眠状态下的雷达回波数据，并对所述雷达回波数据进行处理，得到所述人体的生命体征信号；其中，所述雷达回波数据是通过毫米波雷达作用于所述人体得到的；基于第一预设滤波器对所述生命体征信号进行滤波，得到第一滤波信号，以及基于第二预设滤波器对所述生命体征信号进行滤波，得到第二滤波信号；通过第一预设算法对所述第一滤波信号进行心跳周期划分，得到心跳周期信号；通过第二预设算法，利用所述第二滤波信号对所述心跳周期信号进行筛选，得到HRV信号。
[0006]在本申请实施例的一种可能实现方式中，所述通过第一预设算法对所述第一滤波信号进行心跳周期划分，具体包括：将所述第一滤波信号的起始时刻作为待划分信号的起始时刻；基于所述起始时刻以及预设信号处理长度，在所述第一滤波信号中截取所述待划分信号；对所述待划分信号进行自相关处理，得到自相关信号；在预设的最小心跳周期以及最大心跳周期对应的时间段内，确定所述自相关信号的幅值最大值；将所述幅值最大值对应的时间点确定为所述待划分信号对应的心跳周期。
[0007]在本申请实施例的一种可能实现方式中，在确定所述待划分信号对应的心跳周期之后，所述方法还包括：将所述待划分信号的终止时刻，作为下一次心跳周期划分的待划分信号的起始时刻；其中，所述待划分信号的终止时刻为所述待划分信号的起始时刻与所述待划分信号对应的心跳周期之和对应的时间点；重复执行上述过程，直至无法截取到满足所述预设信号处理长度的待划分信号，得到所述第一滤波信号对应的若干心跳周期；将所
述若干心跳周期在所述第一滤波信号上进行标记，得到所述心跳周期信号。
[0008]在本申请实施例的一种可能实现方式中，所述预设信号处理长度为所述最大心跳周期的2倍。
[0009]在本申请实施例的一种可能实现方式中，所述通过第二预设算法，利用所述第二滤波信号对所述心跳周期信号进行筛选，具体包括：在第k次心跳周期划分使用的待划分信号的起始时刻t
k
‑1与终止时刻t
k
对应的时间段内，确定所述第二滤波信号的幅值最大值a
k
与幅值最小值b
k
；以及，在第k+1次心跳周期划分使用的待划分信号的起始时刻t
k
与终止时刻t
k+1
对应的时间段内，确定所述第二滤波信号的幅值最大值a
k+1
与幅值最小值b
k+1
；通过以下公式，对所述第k次心跳周期划分进行有效性检测：|a
k
‑
a
k+1
|/(a
k
+a
k+1
‑
b
k
‑
b
k+1
)
[0010]|b
k
‑
b
k+1
|/(a
k
+a
k+1
‑
b
k
‑
b
k+1
)。
[0011]在本申请实施例的一种可能实现方式中，对所述第k次心跳周期划分进行有效性检测，具体包括：在|a
k
‑
a
k+1
|/(a
k
+a
k+1
‑
b
k
‑
b
k+1
)的值小于第一预设阈值，且|b
k
‑
b
k+1
|/(a
k
+a
k+1
‑
b
k
‑
b
k+1
)的值小于第二预设阈值的情况下，确定所述第k次心跳周期划分有效，并保留所述第k次心跳周期划分得到的心跳周期；以及，在|a
k
‑
a
k+1
|/(a
k
+a
k+1
‑
b
k
‑
b
k+1
)的值大于或等于第一预设阈值，和/或|b
k
‑
b
k+1
|/(a
k
+a
k+1
‑
b
k
‑
b
k+1
)的值大于或等于第二预设阈值的情况下，确定所述第k次心跳周期划分无效，并剔除所述第k次心跳周期划分得到的心跳周期。
[0012]在本申请实施例的一种可能实现方式中，所述第一预设滤波器与所述第二预设滤波器均采用FIR滤波器；以及，所述第一预设滤波器的阶数与所述第二滤波器的阶数相同，且所述第一滤波器的通带范围包含所述第二滤波器的通带范围。
[0013]在本申请实施例的一种可能实现方式中，对所述雷达回波数据进行处理，得到所述人体的生命体征信号，具体包括：对所述雷达回波数据进行体动检测，以将所述雷达回波数据划分为体动段数据与平稳段数据；在所述平稳段数据中，确定所述人体胸腔对应的距离门；其中，所述距离门用于指示所述人体胸腔与所述毫米波雷达之间的距离信息；基于所述距离门，在所述平稳段数据中提取原始相位信号；其中，所述原始相位信号用于指示时间与所述距离门相位角之间的对应关系；对所述原始相位信号进行解缠绕处理，得到所述人体的生命体征信号。
[0014]在本申请实施例的一种可能实现方式中，所述毫米波雷达安装于所述人体所在床位的床头中心正上方墙壁上，且与所述床位的床面之间的距离为1米；所述毫米波雷达发射的雷达波束指向所述人体的胸腔位置。
[0015]另一方面，本申请实施例还提供了一种基于毫米波雷达的HRV信号提取设备，所述设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法，其特征在于，所述方法包括：采集人体在睡眠状态下的雷达回波数据，并对所述雷达回波数据进行处理，得到所述人体的生命体征信号；其中，所述雷达回波数据是通过毫米波雷达作用于所述人体得到的；基于第一预设滤波器对所述生命体征信号进行滤波，得到第一滤波信号，以及基于第二预设滤波器对所述生命体征信号进行滤波，得到第二滤波信号；通过第一预设算法对所述第一滤波信号进行心跳周期划分，得到心跳周期信号；通过第二预设算法，利用所述第二滤波信号对所述心跳周期信号进行筛选，得到HRV信号。2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法，其特征在于，所述通过第一预设算法对所述第一滤波信号进行心跳周期划分，具体包括：将所述第一滤波信号的起始时刻作为待划分信号的起始时刻；基于所述起始时刻以及预设信号处理长度，在所述第一滤波信号中截取所述待划分信号；对所述待划分信号进行自相关处理，得到自相关信号；在预设的最小心跳周期以及最大心跳周期对应的时间段内，确定所述自相关信号的幅值最大值；将所述幅值最大值对应的时间点确定为所述待划分信号对应的心跳周期。3.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法，其特征在于，在确定所述待划分信号对应的心跳周期之后，所述方法还包括：将所述待划分信号的终止时刻，作为下一次心跳周期划分的待划分信号的起始时刻；其中，所述待划分信号的终止时刻为所述待划分信号的起始时刻与所述待划分信号对应的心跳周期之和对应的时间点；重复执行上述过程，直至无法截取到满足所述预设信号处理长度的待划分信号，得到所述第一滤波信号对应的若干心跳周期；将所述若干心跳周期在所述第一滤波信号上进行标记，得到所述心跳周期信号。4.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法，其特征在于，所述预设信号处理长度为所述最大心跳周期的2倍。5.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的HRV信号提取方法，其特征在于，所述通过第二预设算法，利用所述第二滤波信号对所述心跳周期信号进行筛选，具体包括：在第k次心跳周期划分使用的待划分信号的起始时刻t
k
‑1与终止时刻t
k
对应的时间段内，确定所述第二滤波信号的幅值最大值a
k
与幅值最小值b
k
；以及，在第k+1次心跳周期划分使用的待划分信号的起始时刻t
k
与终止时刻t
k+1
对应的时间段内，确定所述第二滤波信号的幅值最大值a
k+1
与幅值最小值b
k+1
；通过以下公式，对所述第k次心跳周期划分进行有效性检测：|a
k
‑
a
k+1
|/(a
k
+a
k+1
‑
b
k
‑
b
k+1
)|b
k
‑
b
k+1
|/(a
k
+a
k+1
‑
b
k
‑
b
k+1
)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽涛，丁玉国，董明，吴昊，饶玮，
申请(专利权)人：北京清雷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：