本申请公开了一种基于多通道线性调频连续波雷达的心率检测方法及装置，方法包括：对目标位置的回波信号依次进行距离维度的傅里叶变换和天线维度的傅里叶变换，生成目标距离方位图；提取目标距离方位图中幅值最高的点及其相邻距离点和相邻方位点在当前时刻的相位信息，生成多通道数据，并对多通道数据进行滤波，得到多通道的心跳信号；获取每一通道的心跳信号在当前时刻的固定时域窗口内的心跳数据，计算当前时刻的固定时域窗口内的心跳数据与预设时间间隔后固定时域窗口内心跳数据的相关系数，利用相关系数最大值对应的时间间隔进行换算得到当前时刻的心率结果。由此，消除了呼吸对心跳信号的干扰，同时保证心率检测的实时性和精度。实时性和精度。实时性和精度。
【技术实现步骤摘要】
基于多通道线性调频连续波雷达的心率检测方法及装置
[0001]本申请涉及心率检测
，特别涉及一种基于多通道线性调频连续波雷达的心率检测方法及装置。
技术介绍
[0002]在相关技术的心率检测方法中，获得距离方位图后，通过计算目标范围内的质心确定目标位置，提取到相位信息后使用带通滤波和FFT估计目标心率，然而质心位置仍然可能受到较大的呼吸干扰在后续滤波过程中带来大量噪声，而且因为心跳活动的实时变化，使用FFT之类的频域方法估计心率需要对长时间的信号估计，即不能保证实时性也不能在信号严重失真的情况下保证估计的精准性。如果采用自相关峰值间隙的时域检测方法估计心率，并通过计算信噪比来衡量心率估计质量，虽然能保证心率检测的实时性但是精准度上受噪声影响大，很多时候无法准确判断下一次心跳所在峰值位置。
技术实现思路
[0003]本申请提供一种基于多通道线性调频连续波雷达的心率检测方法，可以同时保证心率检测的实时性和精度，适用于精确的非接触式心率估计和实时的人体生命体征监测。
[0004]本申请第一方面实施例提供一种基于多通道线性调频连续波雷达的心率检测方法，包括以下步骤：获取线性调频信号碰到目标位置后返回的回波信号，对所述回波信号依次进行距离维度的傅里叶变换和天线维度的傅里叶变换，生成目标距离方位图；提取所述目标距离方位图中幅值最高的点及其相邻距离点和相邻方位点在当前时刻的相位信息，生成多通道数据，并对所述多通道数据进行滤波，得到多通道的心跳信号；获取每一通道的心跳信号在当前时刻的固定时域窗口内的心跳数据，并计算当前时刻的固定时域窗口内的心跳数据与预设时间间隔后所述固定时域窗口内心跳数据的相关系数，利用相关系数最大值对应的时间间隔进行换算得到当前时刻的心率结果。
[0005]可选地，在本申请的一个实施例中，，获取线性调频信号碰到目标位置后返回的回波信号，对所述回波信号依次进行距离维度的傅里叶变换和天线维度的傅里叶变换，生成目标距离方位图，包括：发送线性调频信号，并通过接收天线接收所述目标位置处产生的回波信号；将所述回波信号和所述线性调频信号进行混频，得到匹配滤波后的中频信号；对所述中频信号分别进行距离维度和天线维度的傅里叶变换，得到目标距离信息和目标方位信息，根据所述目标距离信息和所述目标方位信息生成目标距离方位图。
[0006]可选地，在本申请的一个实施例中，在生成所述目标距离方位图之后，还包括：累计第一预设时间内的所述目标距离方位图，计算所述目标距离方位图中每个点的均值，每隔第二预设时间得到的目标距离方位图均减去前第一预设时间累积的均值，得到目标范围清晰的目标距离方位图。
[0007]可选地，在本申请的一个实施例中，对所述多通道数据进行滤波，得到多通道的心跳信号，包括：对所述多通道数据依次使用通带在预设范围内的IIR滤波器进行滤波，以滤
除呼吸低频信号和高频杂波信号，得到多通道的所述心跳信号。
[0008]可选地，在本申请的一个实施例中，在利用相关系数最大值对应的时间间隔进行换算得到当前时刻的心率结果之前，还包括：判断所述相关系数最大值是否大于相关系数阈值，若大于等于所述相关系数阈值，则获取所述相关系数最大值对应的时间间隔，若小于所述相关系数阈值，则当前时刻的心率结果为上一时刻的心率结果。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，对所述时间间隔进行换算得到当前时刻的心率结果的换算公式为：
[0010]bpm＝60/Δt
[0011]其中，bpm为当前时刻的心率，Δt为相关系数最大值对应的时间间隔。
[0012]本申请第二方面实施例提供一种基于多通道线性调频连续波雷达的心率检测装置，包括：第一生成模块，用于获取线性调频信号碰到目标位置后返回的回波信号，对所述回波信号依次进行距离维度的傅里叶变换和天线维度的傅里叶变换，生成目标距离方位图；第二生成模块，用于提取所述目标距离方位图中幅值最高的点及其相邻距离点和相邻方位点在当前时刻的相位信息，生成多通道数据，并对所述多通道数据进行滤波，得到多通道的心跳信号；检测模块，用于获取每一通道的心跳信号在当前时刻的固定时域窗口内的心跳数据，并计算当前时刻的固定时域窗口内的心跳数据与预设时间间隔后所述固定时域窗口内心跳数据的相关系数，利用相关系数最大值对应的时间间隔进行换算得到当前时刻的心率结果。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，所述第一生成模块，包括：发送单元，用于发送线性调频信号，并通过接收天线接收所述目标位置处产生的回波信号；混频单元，用于将所述回波信号和所述线性调频信号进行混频，得到匹配滤波后的中频信号；变换单元，用于对所述中频信号分别进行距离维度和天线维度的傅里叶变换，得到目标距离信息和目标方位信息，根据所述目标距离信息和所述目标方位信息生成目标距离方位图。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：校正模块，用于在生成所述目标距离方位图之后，累计第一预设时间内的所述目标距离方位图，计算所述目标距离方位图中每个点的均值，每隔第二预设时间得到的目标距离方位图均减去前第一预设时间累积的均值，得到目标范围清晰的目标距离方位图。
[0015]可选地，在本申请的一个实施例中，在对所述多通道数据进行滤波时，对所述多通道数据依次使用通带在预设范围内的IIR滤波器进行滤波，以滤除呼吸低频信号和高频杂波信号。
[0016]本申请实施例的基于多通道线性调频连续波雷达的心率检测方法及装置，为了消除呼吸对心跳信号的干扰，同时对多个可能的目标信号进行估计，相比于单个位置的信号，有更好的鲁棒性。为了更准确的估计心率，从心跳间隔入手，计算当前时间窗口内的心跳信号和某个时间间隔后的时域信号的相关系数，找到相关系数最高的时间间隔作为两段心跳活动的相隔时间，并据此换算成当前时刻心率，由此，同时保证心率检测的实时性和精度。
[0017]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0018]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019]图1为根据本申请实施例提供的一种基于多通道线性调频连续波雷达的心率检测方法的流程图；
[0020]图2为根据本申请实施例提供的一种接收角度对多根天线的接收回波信号的影响示意图；
[0021]图3为根据本申请实施例提供的一种基于多通道线性调频连续波雷达的心率检测方法执行步骤；
[0022]图4为根据本申请实施例提供的一种经过距离维度和天线维度傅里叶变换后得到的距离方位图；
[0023]图5为根据本申请实施例提供的一种经过均值相消之后得到的距离方位图；
[0024]图6为根据本申请实施例提供的一种相位提取后获得的原始信号；
[0025]图7为根据本申请实施例提供的一种对原始信号进行滤波后得到的心跳信号；
[0026]图8为根据本申请实施例提供的一种1小时内本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多通道线性调频连续波雷达的心率检测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取线性调频信号碰到目标位置后返回的回波信号，对所述回波信号依次进行距离维5度的傅里叶变换和天线维度的傅里叶变换，生成目标距离方位图；提取所述目标距离方位图中幅值最高的点及其相邻距离点和相邻方位点在当前时刻的相位信息，生成多通道数据，并对所述多通道数据进行滤波，得到多通道的心跳信号；获取每一通道的心跳信号在当前时刻的固定时域窗口内的心跳数据，并计算当前时刻的固定时域窗口内的心跳数据与预设时间间隔后所述固定时域窗口内心跳数据的相关系0数，利用相关系数最大值对应的时间间隔进行换算得到当前时刻的心率结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取线性调频信号碰到目标位置后返回的回波信号，对所述回波信号依次进行距离维度的傅里叶变换和天线维度的傅里叶变换，生成目标距离方位图，包括：发送线性调频信号，并通过接收天线接收所述目标位置处产生的回波信号；5将所述回波信号和所述线性调频信号进行混频，得到匹配滤波后的中频信号；对所述中频信号分别进行距离维度和天线维度的傅里叶变换，得到目标距离信息和目标方位信息，根据所述目标距离信息和所述目标方位信息生成目标距离方位图。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在生成所述目标距离方位图之后，还包括：0累计第一预设时间内的所述目标距离方位图，计算所述目标距离方位图中每个点的均值，每隔第二预设时间得到的目标距离方位图均减去前第一预设时间累积的均值，得到目标范围清晰的目标距离方位图。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多通道数据进行滤波，得到多通道的心跳信号，包括：5对所述多通道数据依次使用通带在预设范围内的IIR滤波器进行滤波，以滤除呼吸低频信号和高频杂波信号，得到多通道的所述心跳信号。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用相关系数最大值对应的时间间隔进行换算得到当前时刻的心率结果之前，还包括：判断所述相关系数最大值是否大于相关系数阈值，若大于等于所述相关系数阈值，则0获取所述相关系数最大值...
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞安，魏正武，
申请(专利权)人：中国科学技术大学先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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