一种基于毫米波雷达的养老院智能监护系统及方法技术方案

本发明专利技术属于智能监护技术领域，提供了一种基于毫米波雷达的养老院智能监护装置，所述生命体征信号采集模块用于发送雷达信号到待测目标，接收返回的回波信号，所述信号处理模块用于对回波信号进行处理得到距离

【技术实现步骤摘要】
一种基于毫米波雷达的养老院智能监护系统及方法


[0001]本专利技术属于智能监护
，尤其涉及一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]随着我国进入深度老龄化社会，空巢老人现象愈发严重，养老机构管理中的看护巡视耗费大量人工成本但效果不理想，容易引发排斥心理。
[0004]如已经公开的专利技术专利
‑
CN112472051A，现有技术基于毫米波雷达进行智能监控的方法为直接根据采集回的雷达信号提取作为目标人体的生命特征信号进行处理得到相应的的人体指标，并未考虑静止物体对运动目标的干扰，尤其室内场景中目标运动会造成虚假检测点，这些虚假检测点被毫米波雷达传感器误认为目标进行跟踪输出，造成虚警的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法及系统，其集成了一个体积更小、精度更高的毫米波雷达芯片式监控老年人的看护系统，无需在老人房间内外部安装监控摄像头就可以实现监控和检查老人的身体生命特征和肢体活动，在家中的老人碰巧遇到危险时向其他亲属或者是看护工作人员发出了警报，引导快速施救。同时可帮助看护人监控独居老人是否在家发生跌倒等意外，以及跟踪养老院内的老人以确保安全。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供一种基于毫米波雷达的养老院智能监护装置，包括：生命体征信号采集模块、信号处理模块以及云端预警模块；
[0008]所述生命体征信号采集模块用于发送雷达信号到待测目标，接收返回的回波信号，所述信号处理模块用于对回波信号进行处理得到距离
‑
速度频谱图和距离
‑
角度频谱图，基于距离
‑
速度频谱图和距离
‑
角度频谱图判断所述待测目标是否为目标人体，若是，根据回波信号计算单位时间内目标人体胸腔表面起伏的距离信息，根据距离信息中的相位差信号提取目标人体生命体征数据；
[0009]所述信号处理模块用于根据目标人体生命体征数据判断是否超过了设定阈值，若超过，则向云端预警模块发出预警信号，通过云端预警模块向相关联系人或看护者发送通知或及时报警。
[0010]本专利技术的第二个方面提供一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法，包括如下步骤：
[0011]发送雷达信号到待测目标，接收返回的回波信号；
[0012]对回波信号进行处理得到距离
‑
速度频谱图和距离
‑
角度频谱图，基于距离
‑
速度频谱图和距离
‑
角度频谱图判断所述待测目标是否为目标人体，若是，根据回波信号计算单位时间内目标人体胸腔表面起伏的距离信息，根据距离信息中的相位差信号提取目标人体生命体征数据；
[0013]根据目标人体生命体征数据判断是否超过了设定阈值，若超过，则向云端预警模块发出预警信号，通过云端预警模块向相关联系人或看护者发送通知或及时报警。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0015]对FMCW雷达获取的中频信号进行模数转换，通过傅里叶变换得到距离
‑
速度频谱图、距离
‑
角度频谱图，处理后的信号根据目标监测算法和多目标追踪的方法，获取目标的速度、方位、距离、信噪比等信息。通过静止物体消除算法消除室内环境中静止不动的物体，避免静止物体对运动目标的干扰。通过多径干扰消除算法消除室内场景中目标运动所带来的虚假检测点，避免这些虚假检测点被毫米波雷达传感器误认为目标进行跟踪输出，造成虚警的问题。
[0016]对于老年患者进行了实时的健康监控，当数据达到智能看护系统此前设置的阈值时，会向看护人或相关联系人发送通知即时警报，而通过云技术和AI智能算法，收集并分析用户对象的健康数据，为定制服务的老人建立健康档案并定期发送健康报告，针对性制定或改善治疗方案并及时反馈健康信息。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0018]图1是本专利技术实施一基于毫米波雷达的养老院智能监护装置的结构原理图；
[0019]图2是本专利技术实施二信号处理的流程示意图；
[0020]图3是本专利技术实施二线性调频脉冲信号示意图；
[0021]图4是本专利技术实施二中频信号输出原理图；
[0022]图5是本专利技术实施二中频信号时间函数的频率图；
[0023]图6是本专利技术实施二中接收不同物体的三个不同的RX线性调频脉冲表示；
[0024]图7是本专利技术实施二中毫米波雷达生命体征监测原理图；
[0025]图8(a)
‑
图8(b)是本专利技术实施二中目标跟踪定位实验结果图；
[0026]图9是本专利技术实施二中2维FFT距离
‑
速度图；
[0027]图10(a)
‑
图10(d)是本专利技术实施二中窗函数算法结果图；
[0028]图11(a)
‑
图11(f)是本专利技术实施二中测试人员1在保持正常呼吸的情况下的测试结果图；
[0029]图12(a)
‑
图12(f)是本专利技术实施二中测试人员2在保持正常呼吸情况下的测试结果图；
[0030]图13(a)
‑
图13(f)是本专利技术实施二中测试人员3屏住呼吸时的测试结果图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0032]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0033]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0034]术语解释：
[0035]毫米波：毫米波是一类使用短波长电磁波的特殊雷达技术，雷达系统发射的电磁波信号被其发射路径上的物体阻挡继而会发生反射，通过捕捉反射的信号，雷达系统可以确定物体的距离、速度和角度。
[0036]FMCW：(Frequency Modulated Continuous Wave，调频连续波)雷达连续发射调频信号，以测量距离以及角度和速度。这与周期性发射短脉冲的传统脉冲雷达系统不同。在雷达系统中，其基本概念是指电磁信号发射过程中被其发射路径上的物体阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达的养老院智能监护装置，其特征在于，包括：生命体征信号采集模块、信号处理模块以及云端预警模块；所述生命体征信号采集模块用于发送雷达信号到待测目标，接收返回的回波信号，所述信号处理模块用于对回波信号进行处理得到距离
‑
速度频谱图和距离
‑
角度频谱图，基于距离
‑
速度频谱图和距离
‑
角度频谱图判断所述待测目标是否为目标人体，若是，根据回波信号计算单位时间内目标人体胸腔表面起伏的距离信息，根据距离信息中的相位差信号提取目标人体生命体征数据；所述信号处理模块用于根据目标人体生命体征数据判断是否超过了设定阈值，若超过，则向云端预警模块发出预警信号，通过云端预警模块向相关联系人或看护者发送通知或及时报警。2.如权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护装置，其特征在于，该装置还包括云端预警模块，所述云端预警模块和信号处理模块连接，所述信号处理模块用于根据距离
‑
速度频谱图和距离
‑
角度频谱图得到目标人体的身体姿态和运动信息，根据目标人体的身体姿态和运动信息判断是否发生突发情况，若是，则向相关联系人或看护者发送通知或及时警报。3.如权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护装置，其特征在于，所述生命体征信号采集模块包括信号发生器以及毫米波雷达收发单元；所述信号发生器用于产生一个线性调频脉冲雷达信号；所述毫米波雷达收发单元用于将产生的线性调频脉冲雷达信号通过发射天线发射信号。4.一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法，其特征在于，包括如下步骤：发送雷达信号到待测目标，接收返回的回波信号；对回波信号进行处理得到距离
‑
速度频谱图和距离
‑
角度频谱图，基于距离
‑
速度频谱图和距离
‑
角度频谱图判断所述待测目标是否为目标人体，若是，根据回波信号计算单位时间内目标人体胸腔表面起伏的距离信息，根据距离信息中的相位差信号提取目标人体生命体征数据；根据目标人体生命体征数据判断是否超过了设定阈值，若超过，则向云端预警模块发出预警信号，通过云端预警模块向相关联系人或看护者发送通知或及时报警。5.如权利要求4所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法，其特征在于，根据距离
‑
速度频谱图和距离
‑
角度频谱图得到目标人体的身...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵曰峰，王坤，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：