一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术制造技术

本发明专利技术公开了一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术，包括以下所述工作步骤：一：信号原理和信号处理流程、二：距离维FFT、三：呼吸心跳信号获取、四：相位解卷绕、五：心跳呼吸信号分离、六：生命呼吸信号检测、七：目标角度测量、八：虚假目标的剔除、九：目标坐标转换及车内定位、十：目标最终输出。本发明专利技术通过精确公式的计算出目标在车内所处的位置，增添装置的高精确的定位作用，通过针对探测区域框选特定范围，对于不属于范围内的目标进行剔除，通过对目标的信号能量变化而的检测，从而判定所检测目标是否属于生命目标，对非生命目标进行快速剔除，继而更好的实现车内非接触、实时的、隐私性好的车内生命体征探测。隐私性好的车内生命体征探测。隐私性好的车内生命体征探测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术


[0001]本专利技术涉及米波雷达定位设备
，具体为一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术。

技术介绍

[0002]汽车普遍成为人们常用的出行交通工具之一，随之而来的汽车安全问题越来越受到人们的关注，尤其是儿童在汽车中的安全问题。近年来，国内外每年都会有很多儿童被遗忘在车内导致的悲剧发生。同时，疲劳驾驶、驾驶员状态异常同样也导致非常多的安全事故。如何实时的、非接触的、不涉及隐私的对车内生命的体征与状态进行探测，成为提升车辆安全性以及车辆智能化的重要问题，人体生命体征主要有脉搏、呼吸、心音、体温、血压等信息参数，其中心跳和呼吸是人体最重要的指标，对人体呼吸和心跳的实时监测具有重要的意义。
[0003]现有技术中一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术缺点不足：
[0004]1、对比文件CN106595756A，公开了一种用于探测车内生命特征的系统，“包括雷达式生命探测仪、气体成分传感器、温度传感器、控制器以及报警装置，其中，雷达式生命探测仪设置于发动机舱，用于感应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术，包括以下所述工作步骤：一、信号原理和信号处理流程；二、距离维FFT；三、呼吸心跳信号获取；四、相位解卷绕；五、心跳呼吸信号分离；六、生命呼吸信号检测；七、目标角度测量；八、虚假目标的剔除；九、目标坐标转换及车内定位；十、目标最终输出。2.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术，其特征在于：所述步骤一中信号原理包括：雷达基带信号中的胸壁位移信号，即我们所说的生命信号，是由呼吸、心跳的共同运动引起的周期性运动。而呼吸和心跳的运动幅度大小、频率由大脑神经中枢自主调节，彼此之间运动相互独立。在多数研究中，将呼吸、心跳信号近似认为是正弦信号，生命信号由呼吸和心跳的谐振引起：x(t)＝A
b
cos(2πf
b
t)+A
h
cos(2πf
h
t)式中A
b
、A
h
分别为呼吸和心跳引起的胸腔运动幅度，f
b
、f
h
分别为呼吸和心跳的频率。雷达发射信号：s
t
(t)＝A0cos(2πf
T
t+θ0)雷达电磁波照射到人体目标时，主要的反射回波集中在“空气
‑
皮肤”区域。这个区域的人体皮肤的振动限定在一个范围内，围绕平均距离上下变动。雷达与皮肤的瞬时距离可以写成下面的形式：r(t)＝r0+Vt+x(t)式中，r0是目标初始距离，V是目标运动速度，x(t)代表由于生命运动引起了目标微动信号。雷达的接收信号：s
R
(t)＝A0cos(2πf
T
(t
‑
t
d
)+θ0)其中目标的延时：据此可得：其中：
相位中表征了呼吸心跳的变化，对相位进行处理便可得到目标的呼吸心跳信息。3.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术，其特征在于：所述步骤一中信号处理流程包括：在实际应用中实时提取、高精度提取要求下，研究合适的基于毫米波雷达的生命信号特征提取和定位方法。主要包含了两个主要方面，一是通过设计合适的波形完成呼吸心跳信号的获取，第二个是通过高精度测角和坐标转换实现雷达车内的精确定位；所述算法的主要流程为：(1)、对目标的时域AD数据进行FFT处理；(2)、对FFT数据进行检测，得到目标的距离和位置；(3)、对一定周期内的多帧信号进行积累；(4)、获取目标多帧信号目标信息的相位并进行相位的预处理；(5)、对相位信息进行低通滤波并处理得到目标的呼吸信号；(6)、对相位信息进行带通滤波并进行特征处理得到目标的心跳信号；(7)、对通道间的复信号进行MUSIC测角；(8)、根据目标的距离和角度判断目标的位置；(9)、对于车内生命信号进行目标输出。4.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术，其特征在于：所述步骤二中距离维FFT包括：假设雷达发射信号为线性调频信号，则信号频率f
T
(t)为：式中，f
c
为起始载频，B为带宽，T为单个调频信号的总周期，t为时间；接收信号可写为：式中，r0为目标距离，θ0为信号初相，f
d
为目标多普勒频率，x(t)代表由于生命运动引起了目标微动信号，A
R
为目标回波能量，λ为雷达波长，c为光速。接收信号的发射信号为：式中，A
T
为发射信号幅度。接收信号和发射信号两者混频之后的中频信号为:接收信号和发射信号两者混频之后的中频信号为:
s
IF
(t)的傅里叶变换可写为：式中，N为总点数。根据目标的一维FFT结果便可得到目标的探测距离。5.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术，其特征在于：所述步骤三中呼吸心跳信号获取包括：在单个脉冲周期内，对目标进行快时间维度的FFT，将AD数据转换成距离维度的数据，距离向数据的峰值点的幅度表征了目标的位置，不同周期内的同一距离bin的相位信息表征了目标的呼吸心跳信息的变化，对一定周期的快时间FFT的数据的相位信息结果进行积累，便可统计出目标的呼吸心跳随时间的缓变过程，对此相位数据再进行一次FFT处理便可获得目标的呼吸和心跳信息。对快时间维度进行FFT处理，得到目标在所有慢时间维度的复信号，慢时间维度下的目标复信号的相位信息包含呼吸和心跳信号，具体为：6.根据权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的车内生命目标探测及定位技术，其特征在于：所述步骤四中相位解卷绕包括：雷达探测的目标分离后，目标距离像的峰值由复信号表示，其实部和虚部构成了信号的真实相位信息。在数学上可以通过反正切函数得到回波信号的相位值，但是在计算机运行中存在相位卷绕的问题。即在计算中反正切函数在第一第二象限中的角度为0～π，三...

【专利技术属性】
技术研发人员：李坤，王寰宇，李立，
申请(专利权)人：上海鲸目科技有限公司，
类型：发明
国别省市：