基于毫米波雷达的生命体征检测方法技术

本发明专利技术涉及雷达信号检测领域，为了提高检测准确性，基于毫米波雷达的生命体征检测方法，包括：1、获取呼吸、心跳交叠的原始信号；2、采用基于相空间重构的去噪方法对原始信号进行信号分离以获取呼吸信号及心跳信号，具体包括：21、采用不同的嵌入维数和时间延迟来分别重构呼吸和心跳的相空间以得到高维相空间；22、高维相空间中的零子空间代表噪声分量，吸引子空间代表呼吸信号或心跳信号分量，由零子空间向吸引子空间不断的投影以消除噪声分量，并修正投影后的相点；23、对修正后的所有相点进行加权反重构处理以获取呼吸信号及心跳信号；3、对呼吸信号及心跳信号进行分析以获取呼吸值及心跳值。采用上述方式提高了检测准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
基于毫米波雷达的生命体征检测方法


[0001]本专利技术涉及雷达信号检测领域，具体是一种基于毫米波雷达的生命体征检测方法。

技术介绍

[0002]基于毫米波雷达的非接触式呼吸心跳检测方式具有以下优势：1、呼吸、心跳检测是非接触式的，不会影响舒适性。2、毫米波检测精度非常高，可以达到<1mm的检测精度。3、传感器尺寸非常小，安装非常简单。4、功耗非常低，适合长期进行生命体征监测。5、可进行距离、速度、角度检测，实现定位功能。但现有技术在对呼吸、心跳信号处理时存在检测准确性不高的问题。

技术实现思路

[0003]为了提高检测准确性，本申请提供了一种基于毫米波雷达的生命体征检测方法。
[0004]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：
[0005]基于毫米波雷达的生命体征检测方法，包括：
[0006]步骤1、获取呼吸、心跳交叠的原始信号；
[0007]步骤2、采用基于相空间重构的去噪方法对原始信号进行信号分离以获取呼吸信号及心跳信号，具体包括：
[0008]步骤21、采用不同的嵌入维数和时间延迟来分别重构呼吸和心跳的相空间以得到高维相空间；
[0009]步骤22、高维相空间中的零子空间代表噪声分量，吸引子空间代表呼吸信号或心跳信号分量，由零子空间向吸引子空间不断的投影以消除噪声分量，并修正投影后的相点；
[0010]步骤23、对修正后的所有相点进行加权反重构处理以获取呼吸信号及心跳信号；
[0011]步骤3、对呼吸信号及心跳信号进行分析以获取呼吸值及心跳值。
[0012]进一步地，所述步骤1获取原始信号的具体步骤为：对待测空间范围通过毫米波雷达发射电磁波信号，接收回波信号，并对回波信号进行处理以获取呼吸、心跳交叠的原始信号；所述回波信号处理具体包括：
[0013]步骤11、对回波信号进行预处理；
[0014]步骤12、对预处理后的回波信号做傅里叶变换以获取目标的距离单元；
[0015]步骤13、根据目标所在的距离单元确定目标的相位；
[0016]步骤14、对目标的相位做相位解缠扰和相位差分以得到呼吸心跳交叠的原始信号。
[0017]进一步地，所述步骤11中预处理包括：去除静态杂波和/或去除直流干扰。
[0018]进一步地，所述步骤13中，目标所在的距离单元确定方法为：对单位处理周期内的所有距离单元进行累加，能量最大的即为目标所在的距离单元。
[0019]进一步地，所述步骤14中，相位解缠扰是指：当相邻两个时刻之间的相位差的值大
于π或小于
‑
π时，对后一时刻的值进行
±
2π；相位差分是指：相位解缠扰后的相位与第一帧相位相比的相对变化值。
[0020]进一步地，所述步骤21中采用互信息法计算相空间重构的时间延迟，采用Cao算法计算嵌入维数。
[0021]进一步地，所述步骤23中进行加权重构处理时权函数采用归一化汉宁窗。
[0022]进一步地，所述步骤3具体为：
[0023]步骤31、对呼吸信号进行时域分析，判断是否有呼吸暂停或屏住呼吸的情形；对呼吸信号进行频域分析，得到每分钟的呼吸值；
[0024]步骤32、对心跳信号进行频域分析，得到每分钟的心跳值。
[0025]进一步地，所述步骤31具体为：
[0026]步骤311、求取呼吸信号的峰值，并对峰值取平均，记为M；
[0027]步骤312、判断M与阈值G的大小关系，若M大于G，则进入步骤313，否则判断为呼吸暂停或屏住呼吸，即呼吸为0，开始判断下一个信号；
[0028]步骤313、求取呼吸信号均方差；
[0029]步骤314、对呼吸信号做傅里叶变换，找出傅里叶变换后峰值所在的频率p；
[0030]步骤315、设定阈值T，当均方差大于等于阈值T的时候，算得呼吸值为60
×
P
×
(FS/fftNum)，其中FS为信号采样频率，fftNum为傅里叶变换的长度；当均方差小于阈值T的时候，则认为呼吸为0。
[0031]进一步地，所述步骤32具体为:
[0032]步骤321、根据步骤31计算得到的呼吸值计算呼吸谐波；
[0033]步骤322、对心跳信号进行降低呼吸谐波处理；
[0034]步骤323、对降低呼吸谐波后的心跳信号做傅里叶变换，找出傅里叶变换后峰值所在的频率f；
[0035]步骤324、心率值为60
×
f
×
(FS/fftNum)，其中FS为信号采样频率，fftNum为傅里叶变换的长度。
[0036]本专利技术相比于现有技术具有的有益效果是：本专利技术采用基于相空间重构的去噪方法对原始信号进行信号分离以获取呼吸信号及心跳信号，既实现了滤波器的效果，又实现了对微弱信号成分的保留，提高了检测准确性。
附图说明
[0037]图1为基于毫米波雷达的生命体征检测方法流程图；
[0038]图2为回波信号处理流程图；
[0039]图3为对原始信号进行处理的流程图。
具体实施方式
[0040]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0041]如图1所示，基于毫米波雷达的生命体征检测方法，包括：
[0042]步骤1、获取呼吸、心跳交叠的原始信号；
[0043]步骤2、采用基于相空间重构的去噪方法对原始信号进行信号分离以获取呼吸信号及心跳信号，具体包括：
[0044]步骤21、采用不同的嵌入维数和时间延迟来分别重构呼吸和心跳的相空间以得到高维相空间；
[0045]步骤22、高维相空间中的零子空间代表噪声分量，吸引子空间代表呼吸信号或心跳信号分量，由零子空间向吸引子空间不断的投影以消除噪声分量，并修正投影后的相点；
[0046]步骤23、对修正后的所有相点进行加权反重构处理以获取呼吸信号及心跳信号；
[0047]步骤3、对呼吸信号及心跳信号进行分析以获取呼吸值及心跳值。
[0048]具体的，如图2所示，在本实施例中，获取原始信号的具体步骤为：对待测空间范围通过毫米波雷达发射电磁波信号，接收回波信号，并对回波信号进行处理以获取呼吸、心跳交叠的原始信号，对回波信号进行处理具体包括：
[0049]步骤11、对回波信号进行预处理，包括去除静态杂波和/或去除直流干扰。
[0050]实验条件下，每个距离单元内的静止物体产生的杂波基本不变，而呼吸心跳运动近似于正弦运动，其和为零。根据该条件，求所有回波脉冲的相同距离单元的均值，该均值可视为该目标单元内的静止杂波。回波矩阵的每一行减去该行均值，即为排除静态物体产生杂波对目标回波的干扰。雷达回波信号经过正交采样后得到IQ复信号，时域IQ信号在复平面上的分布是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于毫米波雷达的生命体征检测方法，其特征在于，包括：步骤1、获取呼吸、心跳交叠的原始信号；步骤2、采用基于相空间重构的去噪方法对原始信号进行信号分离以获取呼吸信号及心跳信号，具体包括：步骤21、采用不同的嵌入维数和时间延迟来分别重构呼吸和心跳的相空间以得到高维相空间；步骤22、高维相空间中的零子空间代表噪声分量，吸引子空间代表呼吸信号或心跳信号分量，由零子空间向吸引子空间不断的投影以消除噪声分量，并修正投影后的相点；步骤23、对修正后的所有相点进行加权反重构处理以获取呼吸信号及心跳信号；步骤3、对呼吸信号及心跳信号进行分析以获取呼吸值及心跳值。2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的生命体征检测方法，其特征在于，所述步骤1获取原始信号的具体步骤为：对待测空间范围通过毫米波雷达发射电磁波信号，接收回波信号，并对回波信号进行处理以获取呼吸、心跳交叠的原始信号；所述回波信号处理具体包括：步骤11、对回波信号进行预处理；步骤12、对预处理后的回波信号做傅里叶变换以获取目标的距离单元；步骤13、根据目标所在的距离单元确定目标的相位；步骤14、对目标的相位做相位解缠扰和相位差分以得到呼吸心跳交叠的原始信号。3.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的生命体征检测方法，其特征在于，所述步骤11中预处理包括：去除静态杂波和/或去除直流干扰。4.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的生命体征检测方法，其特征在于，所述步骤13中，目标所在的距离单元确定方法为：对单位处理周期内的所有距离单元进行累加，能量最大的即为目标所在的距离单元。5.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的生命体征检测方法，其特征在于，所述步骤14中，相位解缠扰是指：当相邻两个时刻之间的相位差的值大于π或小于
‑
π时，对后一时刻的值进行
±
2π；相位差分是指：相位解缠扰后的相位与第一帧相位相比的相对变化值。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁庆真，周杨，张彭豪，
申请(专利权)人：四川启睿克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：