基于毫米波雷达的老人行为监测系统和方法技术方案

本发明专利技术提供基于毫米波雷达的老人行为监测系统和方法，步骤一：室内无人的情况下，连续接收若干组基准波，构建出室内的二维背景地图；步骤二：连续接收检测波组，依据二维背景地图从检测波组中提取有效检测波组，有效检测波组为从人体身上反射的毫米波，依据有效检测波组计算出人体的位置信息；步骤三：自学习模块读取若干连续的位置信息，记录目标物在室内不同区域和检测盲区停留的时间，生成符合目标物的生活习惯的逻辑规则；步骤四：判断老人活动轨迹且是否符合逻辑规则，依据判断结果确定是否向监护端发送报警信息。本发明专利技术能够不需要佩戴传感设备，即可实时监控老人在室内的活动情况的同时，还不受光线的影响。还不受光线的影响。还不受光线的影响。

【技术实现步骤摘要】
基于毫米波雷达的老人行为监测系统和方法


[0001]本专利技术涉及毫米波雷达的老人行为监测
，具体涉及基于毫米波雷达的老人行为监测系统和方法。

技术介绍

[0002]多普勒效应，指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高，在运动的波源后面，产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低，波源的速度越高，所产生的效应越大。
[0003]我国每年约发生2500万起居家老人意外摔倒事件。摔倒最高发场景在凌晨3
‑
6点，床边(落床)占54％；其次在浴室、卫生间，占28％，而其他日常活动总和只占18％，卧室和卫生间、浴室是老人摔倒的最高危场所。
[0004]但是现有技术中通常是在老人的身上佩戴传感设备，传感设备检测老人的情况，此方法需要老人时刻佩戴传感设备，影响老人的正常生活；使用监控的方法监测时，受光线的影响，影响监控的连续性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的问题是提供基于毫米波雷达的老人行为监测系统和方法，能够不需要佩戴传感设备，还不受光线的影响，能够实时监控老人在室内的活动情况。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]基于毫米波雷达的老人行为监测系统和方法，步骤一：室内无人的情况下，连续接收若干组基准波，构建出室内的二维背景地图；
[0008]步骤二：连续接收检测波组，依据二维背景地图从检测波组中提取有效检测波组，有效检测波组为从目标物身上反射的毫米波，依据有效检测波组计算出人体的位置信息；
[0009]步骤三：自学习模块读取若干连续的位置信息，记录目标物在室内不同区域和检测盲区停留的时间，生成符合目标物的生活习惯的逻辑规则；
[0010]步骤四：判断老人活动轨迹且是否符合逻辑规则，依据判断结果确定是否向监护端发送报警信息。
[0011]进一步的，所述二维背景地图的获取包括有：连续向室内发出有指向性的毫米波，若干固定位置同时接收并保存，同时段的基准波生成基准波组；
[0012]基准波组内的波均进行快速傅里叶变换生成FFT基准数据组，FFT基准数据组进行DFFT计算得出各次频率分量的幅值，通过降维Map计算出最大幅值；
[0013]通过最大幅值计算出基准波组内每个波的反射方向，进而生成二维背景平面，多个二维背景平面做降维Map计算生成二维背景地图。
[0014]进一步的，所述位置信息包括有老人的位置、速度和动作状态，进程一：检测波组经快速傅里叶变换生成FFT检测数据组，FFT检测数据组经过DFFT计算得出检测波和相应分波的幅值，通过降维Map计算得出检测波的最大幅值，进而计算出检测波在二维背景地图对
应位置；
[0015]进程二：通过二维背景地图对FFT检测数据组做去背景处理，去除最大幅值不满足对应阀值的FFT检测数据后生成FFT有效数据组，获取FFT有效数据内最大幅值对应的速度索引和距离索引；
[0016]进程三：通过最大幅值、速度索引和距离索引分别计算出反射点的方向、速度和距离，FFT有效数据组在二维背景地图上的分布情况确定老人的动作状态。
[0017]进一步的，所述距离χ＝距离索引
×
距离分辨率，距离分辨率c表示光速，B表示有效扫频带宽；
[0018]所述速度ν＝(速度索引
–
DC分量值)
×
速度分辨率Pν，DC分量值为载波速度，速度分辨率λ表示波长，T表示接收返回波的时长；
[0019]依据所述幅值索引对应返回波在不同接收点的复数值，复数值共轭相乘得到相位差；角度λ表示波长，ω表示相位差，l表示不同接收点的间距。
[0020]进一步的，包括有用于获取数据并反馈的雷达监控终端，所述雷达监控终端分别连接有用于判定人体动作情况的雷达单元、蜂窝通信单元、用于不同监测系统之间数据互通的局域网通信单元和用于给系统供电的供电单元；
[0021]所述蜂窝通信单元用于将雷达单元反监测数据和雷达监控终端的反馈上传至云服务器，所述云服务器用于二次判定老人动作情况并给出最终反馈到监护端。
[0022]进一步的，所述雷达监控终端包括有用于数据处理并给出反馈的U5处理芯片，所述U5处理芯片电连接有用于与蜂窝通信单元连接的U1通信接口、用于与雷达单元连接的U4通信接口和U6通信接口、用于与调制器连接的U2调制接口。
[0023]进一步的，所述雷达单元包括有获取毫米波数据的U2探测芯片，所述U2探测芯片输出端连接有用于判定人体动作情况的U4处理芯片，所述U4处理芯片连接有用于与U5处理芯片连接的J1通信接口。
[0024]进一步的，所述蜂窝通信单元包括有U4A通信芯片，所述U4A通信芯片连接有用于连接移动网络的U3芯片和用于数据传输的E1天线。
[0025]进一步的，所述局域网通信单元包括有U1通信芯片，所述U1通信芯片连接有用于数据传输的ANT天线。
[0026]进一步的，所述供电单元包括有U3调压芯片，所述U3调压芯片输入端连接有J2通电串口。
[0027]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0028](1)通过在室内固定位置安装监测系统，发出有指向性的毫米波，使用毫米波检测室内环境，生成二维背景地图，当二维背景地图范围内有老人移动时，返回波的波长和频率均发生改变，依据快速傅里叶变换将返回波转换成频域，并提取出包含速度、方向和距离的FFT数据，依据FFT数据计算出老人身上某一反射点距离、速度和方向，同时根据老人反射点在二维地图上的分布情况确定老人的动作。老人不需要佩戴传感设备，即可对老人的在室内的活动情况进行监测，且无需安装摄像头，监控过程不受光线的影响。
[0029](2)监测系统通过记录老人在室内的活动轨迹，生成符合老人生活习惯的逻辑规则，判断老人的消失是否符合逻辑规则，即使老人移动到监测系统其监测区域的监控死角，也能够监控老人的摔倒情况。
附图说明
[0030]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0031]图1是本专利技术的基于毫米波雷达的老人行为监测系统和方法的整体流程图；
[0032]图2是本专利技术的基于毫米波雷达的老人行为监测系统其方法的判断过程；
[0033]图3是本专利技术的基于毫米波雷达的老人行为监测系统的系统图；
[0034]图4是本专利技术的基于毫米波雷达的老人行为监测系统的雷达监控终端电路图；
[0035]图5是本专利技术的基于毫米波雷达的老人行为监测系统的雷达单元电路图；
[0036]图6是本专利技术的基于毫米波雷达的老人行为监测系统的蜂窝通信单元部分电路图；
[0037]图7是本专利技术的基于毫米波雷达的老人行为监测系统的蜂窝通信单元部分电路图；
[0038]图8是本专利技术的基于毫米波雷达的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于毫米波雷达的老人行为监测方法，其特征在于，步骤一：室内无人的情况下，连续接收若干组基准波，构建出室内的二维背景地图；步骤二：连续接收检测波组，依据二维背景地图从检测波组中提取有效检测波组，有效检测波组为从目标物身上反射的毫米波，依据有效检测波组计算出人体的位置信息；步骤三：自学习模块读取若干连续的位置信息，记录目标物在室内不同区域和检测盲区停留的时间，生成符合目标物的生活习惯的逻辑规则；步骤四：判断老人活动轨迹且是否符合逻辑规则，依据判断结果确定是否向监护端发送报警信息。2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的老人行为监测方法，其特征在于，所述二维背景地图的构建包括有：连续向室内发出有指向性的毫米波，若干固定位置同时接收并保存，同时段的基准波生成基准波组；基准波组内的波均进行快速傅里叶变换生成FFT基准数据组，FFT基准数据组进行DFFT计算得出各次频率分量的幅值，通过降维Map计算得出FFT基准数据的最大幅值；通过最大幅值计算出基准波组内每个波的反射方向，进而生成二维背景平面，多个二维背景平面做降维Map计算生成二维背景地图。3.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的老人行为监测方法，其特征在于，所述位置信息包括有老人的位置、速度和动作状态，进程一：检测波组经快速傅里叶变换生成FFT检测数据组，FFT检测数据组经过DFFT计算得出检测波和相应分波的幅值，通过降维Map计算得出检测波的最大幅值，进而计算出检测波在二维背景地图对应位置；进程二：通过二维背景地图对FFT检测数据组做去背景处理，去除最大幅值不满足对应阀值的FFT检测数据后生成FFT有效数据组，获取FFT有效数据其最大幅值对应的速度索引和距离索引；进程三：通过最大幅值、速度索引和距离索引分别计算出反射点的方向、速度和距离，FFT有效数据组在二维背景地图上的分布情况确定老人的动作状态。4.根据权利要求3所述的基于毫米波雷达的老人行为监测方法，其特征在于，所述距离χ＝距离索引
×
距离分辨率，距离分辨率c表示光速，B表示有效扫频带宽；所述速度ν＝(速度索引
–
DC分量值)
×

【专利技术属性】
技术研发人员：张强胜，张钦尧，吴大军，刘峰，
申请(专利权)人：苏州米力特智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：