基于雷达信号提取呼吸状态的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于雷达信号提取呼吸状态的方法，该方法包括以下步骤：1)雷达探测模块发射调制连续波，并对接收到的若干周期的调制连续波进行一维快速傅里叶变换，计算出发射波频移；2)当发射波频移存在偏移时，去除环境噪声影响，提取出胸部的真实运动信号；3)针对提取的波形信号判断测试目标是处于人体正常呼吸状态、体动状态或无人状态；4)当判断人体处于正常呼吸状态时，根据呼吸信号波形特征计算呼吸值，再判断睡眠过程中是否出现呼吸暂停现象。该方法通过采集被测者的呼吸信号，无需直接与人体接触进行测量，操作简单便捷，人体活动自由。体活动自由。体活动自由。

【技术实现步骤摘要】
基于雷达信号提取呼吸状态的方法


[0001]本专利技术涉及呼吸检测
，具体地涉及一种基于雷达信号提取呼吸状态的方法。

技术介绍

[0002]睡眠过程中的呼吸状态关系到人体健康，睡眠过程中发生呼吸暂停会造成气道阻塞、口鼻气流不畅，长期呼吸出现呼吸暂停或者打鼾等现象未及时救治，会对身体造成严重的危害甚者死亡，因此对睡眠过程中的呼吸状态的监测至关重要。
[0003]目前常见的对睡眠过程中的呼吸状态的方法主要有多导睡眠图法、腕式活动记录仪及睡眠床垫等。多导睡眠图法需要在专业医院专业仪器同时测量脑电图、心电图、血氧饱和度、眼动图等多个生理信号，测试过程中电极容易脱落、过程复杂、限制被测者的人身自由，还需要专业医师进行数据分析，费用昂贵，使用范围受限制。腕式活动记录仪需要佩戴到肢体上，虽然可以测量睡眠过程中的体动情况，但是不能区分出呼吸状态。睡眠床垫是通过压力传感器测量到睡眠过程中的呼吸信号，但是因为被测者需要在床垫上睡，会影响被测者的睡眠情况，影响睡眠呼吸结果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于雷达信号提取呼吸状态的方法，该方法可以方便地监测及提取人体呼吸状态，判断被测者的呼吸状态，提高睡眠过程中出现呼吸暂停现象的监测，方便被测者对自身睡眠情况及自身健康状态的了解。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于雷达信号提取呼吸状态的方法，该方法包括以下步骤：1)雷达探测模块发射调制连续波，并对接收到的若干周期的调制连续波进行一维快速傅里叶变换，计算出发射波频移；2)当发射波频移存在偏移时，去除环境噪声影响，提取出胸部的真实运动信号；
[0006]3)针对提取的波形信号判断测试目标是处于人体正常呼吸状态、体动状态或无人状态；4)当判断人体处于正常呼吸状态时，根据呼吸信号波形特征计算呼吸值，再判断睡眠过程中是否出现呼吸暂停现象。
[0007]优选地，步骤2)中，经过FFT变换的波形，通过背景去除的方法消除非接触测量被测者胸腹呼吸状态中外界环境带来的噪声影响。
[0008]优选地，背景去除的方法为：采用当前帧信号与上一帧信号以不同比例来重构信号波形作为背景帧，通过当前帧减去背景帧来消除外界环境对信号的影响。
[0009]优选地，当测试目标处在平静、规律呼吸的情况下，将随机出现的噪声影响通过位置矫正的方法，提取出胸部的真实运动信号。
[0010]优选地，位置矫正的方法为：存储当前帧最大信号幅值的位置，参照先前存储一定时间的位置信息，进行提取波形位置的矫正。
[0011]优选地，步骤3)中，对提取的波形信号采用信号过零率、信号比值、信号能量、信号
幅值和波形特征综合判断以区分出测试目标是处于人体正常呼吸状态、体动状态或无人状态。
[0012]优选地，使用呼吸波形特征及信号幅值两个指标同时结合睡眠状态、体动状态和信号的波形情况，判断睡眠过程中是否出现呼吸暂停现象。
[0013]优选地，在步骤4)中，根据波形特征进行呼吸暂停类型的分类，呼吸暂停类型包括：低通气状态、中枢性呼吸暂停状态、阻塞性呼吸暂停状态和混合型呼吸暂停状态。
[0014]优选地，步骤5)中，当判断睡眠过程中出现呼吸暂停现象时，通过预警装置进行预警。
[0015]优选地，所述方法还包括：通过网络或蓝牙将实时呼吸状态信息发送至监测终端并显示。
[0016]根据上述技术方案，本专利技术中的基于雷达信号提取呼吸状态的方法可以方便地监测及提取人体呼吸状态，判断被测者的呼吸状态，提高睡眠过程中出现呼吸暂停现象的监测，通过非接触的方式方便被测者对自身睡眠情况及自身健康状态的了解。
[0017]本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0018]附图是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，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0019]图1是根据本专利技术中的方法所提取的呼吸信号；
[0020]图2是根据本专利技术中的方法所提取的呼吸暂停信号；
[0021]图3是某一睡眠过程中采用能量谱法得到的呼吸暂停事件、呼吸暂停时间及呼吸暂停类型信号。
具体实施方式
[0022]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0023]在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
[0024]本专利技术提供了一种基于雷达信号提取呼吸状态的方法，该方法包括以下步骤：1)雷达探测模块发射调制连续波，并对接收到的若干周期的调制连续波进行一维快速傅里叶变换，计算出发射波频移；2)当发射波频移存在偏移时，去除环境噪声影响，提取出胸部的真实运动信号；3)针对提取的波形信号判断测试目标是处于人体正常呼吸状态、体动状态或无人状态；4)当判断人体处于正常呼吸状态时，根据呼吸信号波形特征计算呼吸值，再判断睡眠过程中是否出现呼吸暂停现象。
[0025]通过上述技术方案的实施，该基于雷达信号提取呼吸状态的方法可以方便地监测及提取人体呼吸状态，判断被测者的呼吸状态，提高睡眠过程中出现呼吸暂停现象的监测，通过非接触的方式方便被测者对自身睡眠情况及自身健康状态的了解，该基于雷达信号提取呼吸状态的方法测试操作简单、非接触测量、测量准确、及时分析结果。针对提取的波形
信号首先区分出测试目标处于何种状态，如人体正常呼吸状态，体动状态或无人状态，首先区分测量情况是否存在人体，可以避免不必要的运算提高代码运算速度，解决了无人情况下错误分析呼吸状态以及有人的情况下认为无人状态的问题。
[0026]在该实施方式中，为了进一步提供一种提取出准确的信号的方式，步骤2)中，经过FFT变换的波形，通过背景去除的方法消除非接触测量被测者胸腹呼吸状态中外界环境带来的噪声影响。
[0027]进一步的，背景去除的方法为：采用当前帧信号与上一帧信号以不同比例来重构信号波形作为背景帧，通过当前帧减去背景帧来消除外界环境对信号的影响。具体的说，背景去除法是按照一定比例将当前帧波形与上一帧的波形组合成背景帧数据，再用当前帧波形减去背景帧数据波形从而得到去除掉背景的波形，避免噪声带来的影响。
[0028]在该实施方式中，当测试目标处在平静、规律呼吸的情况下，将随机出现的噪声影响通过位置矫正的方法，提取出胸部的真实运动信号。针对测量目标的胸腔回波信号，经过一系列的处理后，得到一维FFT处理的信号，经过一定时间累积，在相应位置提取出波形。在提取的过程中，为了避免偶尔信号波动的干扰，对提取目标位置进行矫正处理。
[0029]进一步的，位置矫正的方法为：存储当前帧最大信号幅值的位置，参照先前存储一定时间的位置信息，进行提取波形位置的矫正。存储当前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于雷达信号提取呼吸状态的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)雷达探测模块发射调制连续波，并对接收到的若干周期的调制连续波进行一维快速傅里叶变换，计算出发射波频移；2)当发射波频移存在偏移时，去除环境噪声影响，提取出胸部的真实运动信号；3)针对提取的波形信号判断测试目标是处于人体正常呼吸状态、体动状态或无人状态；4)当判断人体处于正常呼吸状态时，根据呼吸信号波形特征计算呼吸值，再判断睡眠过程中是否出现呼吸暂停现象。2.根据权利要求1所述的基于雷达信号提取呼吸状态的方法，其特征在于，步骤2)中，经过FFT变换的波形，通过背景去除的方法消除非接触测量被测者胸腹呼吸状态中外界环境带来的噪声影响。3.根据权利要求2所述的基于雷达信号提取呼吸状态的方法，其特征在于，背景去除的方法为：采用当前帧信号与上一帧信号以不同比例来重构信号波形作为背景帧，通过当前帧减去背景帧来消除外界环境对信号的影响。4.根据权利要求2所述的基于雷达信号提取呼吸状态的方法，其特征在于，当测试目标处在平静、规律呼吸的情况下，将随机出现的噪声影响通过位置矫正的方法，提取出胸部的真实运动信号。5.根据权利要求4所述的基于雷达信号提取呼吸状...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建龙，
申请(专利权)人：北京中科蓝电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：