一种基于RFID的呼吸监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于RFID的呼吸监测方法及系统，包括RFID扫频阅读器根据预设频率向粘贴在用户腹部和肚子上的多个基于RFID的应变传感器发出读信号并获取RFID的应答信息，根据所述应答信号确定频移、相位和RSSI；根据所述应变传感器的频移

【技术实现步骤摘要】
一种基于RFID的呼吸监测方法及系统


[0001]本专利技术涉及呼吸监测领域，尤其基于RFID的呼吸监测方法及系统。

技术介绍

[0002]呼吸监测是医疗和健康领域的重要组成部分，主要用于检查呼吸频率、呼吸节奏、呼吸深度等参数，可以用于诊断和治疗各种疾病，如哮喘、COPD(慢性阻塞性肺疾病)、睡眠呼吸暂停等。常见的呼吸监测方法有医生或护士通过观察和倾听患者的呼吸来评估呼吸情况、脉搏氧饱和度监测、通过设置在鼻子上的传感器阵列监测、采用穿戴式设备和智能家居进行监测等。
[0003]上述对呼吸监测的方法要么不准确，要么佩戴舒适性比较差，采用RFID对呼吸监测可以有效克服上述问题，其主要原理是当人呼吸时，胸部的运动会导致RFID标签的位置发生改变，这会改变标签和阅读器之间的距离，距离变化被阅读器检测到，通过收集和分析这种信号的变化，就可以计算出呼吸的频率和深度。但是，RFID标签会受到许多因素的影响，如标签和读取器的相对位置、金属物体、周围环境的电磁干扰等，这都会影响监测的准确性。如何能够采用RFID标签准确的监测到呼吸情况是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，在第一个方面，本专利技术提供了一种基于RFID的呼吸监测方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]RFID扫频阅读器根据预设频率向粘贴在用户腹部和肚子上的多个基于RFID的应变传感器发出读信号并获取RFID的应答信息，根据所述应答信号确定频移、相位和RSSI，所述RFID扫频阅读器位于距离用户的预设距离处；r/>[0006]根据所述应变传感器的频移
‑
应变距离对应关系和所述频移确定第一距离，将多个第一距离拟合成平滑的距离曲线，并将多个相位拟合成平滑的相位曲线，将多个RSSI拟合成平滑的RSSI曲线；
[0007]根据所述距离曲线、所述相位曲线和所述RSSI曲线确定用户的呼吸情况。
[0008]优选地，所述RFID扫频阅读器根据预设频率向粘贴在用户腹部和肚子上的多个基于RFID的应变传感器发出读信号并获取RFID的应答信息，根据所述应答信号确定频移、相位和RSSI，具体为：
[0009]所述RFID扫频阅读器和所述基于RFID的应变传感器之间采用基于帧的时隙ALOHA方法作为防碰撞方法，设置帧的时隙个数和所述基于RFID的应变传感器的个数相同，在所述RFID扫频阅读器和所述基于RFID的应变传感器初始通信时，由所述RFID扫频阅读器判断是否存在碰撞，如果存在，则在下一帧继续判断，直到在所述帧内没有碰撞，并在所述应变传感器中记录自身发送信息的时隙序号；
[0010]获取预设频率个数，在一个周期内，按照预设频率从大到小的顺序建立预设频率与帧的对应关系，对于每一帧，按照所述对应关系确定预设频率，并向所述应变传感器发送
读信息，接收所述应变传感器返回的信息；所述周期内包括与所述预设频率的个数相同数量的帧，每个帧包括与所述应变传感器的个数对应数量的时隙；
[0011]计算每个周期内，所述RFID扫频阅读器获取的每个所述应变传感器能量最大对应的预设频率与默认频率的差值，将所述差值作为频移；在每个周期中根据应答信息获取所述周期内每个应变传感器的相位和RSSI。
[0012]优选地，所述在每个周期中根据应答信息获取所述周期内每个应变传感器的相位和RSSI，具体为：
[0013]获取周期内每个帧中每个应变传感器的相位和RSSI，在预处理后，根据所述相位和所述RSSI确定周期内每个应变传感器的平均相位和平均RSSI分别作为每个应变传感器的相位和RSSI；每个周期内得到一个第一距离、一个相位、一个RSSI。
[0014]优选地，所述根据所述距离曲线、所述相位曲线和所述RSSI曲线确定用户的呼吸情况，具体为：
[0015]以所述距离曲线、所述相位曲线或者所述RSSI曲线中的一个为基准，移动另外两个曲线，使得三个曲线的距离最短，所述移动的距离不超过周期的一半；所述周期内包括与所述预设频率的个数相同数量的帧，每个帧包括与所述应变传感器的个数对应数量的时隙；
[0016]按照三个曲线对应的权重对三个曲线进行叠加，得到呼吸曲线，根据多个应变传感器的呼吸曲线与预设曲线的距离确定呼吸情况。
[0017]优选地，所述根据所述距离曲线、所述相位曲线和所述RSSI曲线确定用户的呼吸情况，具体为：
[0018]对于每个应变传感器，按照周期将距离曲线、所述相位曲线和所述RSSI曲线的每一个都分割为多个片段，构成与曲线对应的片段序列；
[0019]对于每个应变传感器的每个曲线，以滑动窗口的方式将曲线的片段序列分为多个窗口，对窗口内的每个片段进行抽样得到片段的Embedding，并将片段的Embedding和片段的位置embedding相加得到曲线在所述窗口内的一维向量，将多个应变传感器的三个曲线在相同窗口的一维向量进行拼接得到二维向量，将二维向量作为ViT模型的输入得到分类结果，基于多个滑动窗口的分类结果确定呼吸情况。
[0020]在另外一个方面，本专利技术提供了一种基于RFID的呼吸监测系统，所述系统包括以下模块：
[0021]信息获取模块，用于RFID扫频阅读器根据预设频率向粘贴在用户腹部和肚子上的多个基于RFID的应变传感器发出读信号并获取RFID的应答信息，根据所述应答信号确定频移、相位和RSSI，所述RFID扫频阅读器位于距离用户的预设距离处；
[0022]数据处理模块，用于根据所述应变传感器的频移
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应变距离对应关系和所述频移确定第一距离，将多个第一距离拟合成平滑的距离曲线，并将多个相位拟合成平滑的相位曲线，将多个RSSI拟合成平滑的RSSI曲线；
[0023]呼吸情况识别模块，用于根据所述距离曲线、所述相位曲线和所述RSSI曲线确定用户的呼吸情况。
[0024]优选地，所述RFID扫频阅读器根据预设频率向粘贴在用户腹部和肚子上的多个基于RFID的应变传感器发出读信号并获取RFID的应答信息，根据所述应答信号确定频移、相
位和RSSI，具体为：
[0025]所述RFID扫频阅读器和所述基于RFID的应变传感器之间采用基于帧的时隙ALOHA方法作为防碰撞方法，设置帧的时隙个数和所述基于RFID的应变传感器的个数相同，在所述RFID扫频阅读器和所述基于RFID的应变传感器初始通信时，由所述RFID扫频阅读器判断是否存在碰撞，如果存在，则在下一帧继续判断，直到在所述帧内没有碰撞，并在所述应变传感器中记录自身发送信息的时隙序号；
[0026]获取预设频率个数，在一个周期内，按照预设频率从大到小的顺序建立预设频率与帧的对应关系，对于每一帧，按照所述对应关系确定预设频率，并向所述应变传感器发送读信息，接收所述应变传感器返回的信息；所述周期内包括与所述预设频率的个数相同数量的帧，每个帧包括与所述应变传感器的个数对应数量的时隙；
[0027]计算每个周期内，所述RFID扫频阅读器获取的每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID的呼吸监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：RFID扫频阅读器根据预设频率向粘贴在用户腹部和肚子上的多个基于RFID的应变传感器发出读信号并获取RFID的应答信息，根据所述应答信号确定频移、相位和RSSI，所述RFID扫频阅读器位于距离用户的预设距离处；根据所述应变传感器的频移
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应变距离对应关系和所述频移确定第一距离，将多个第一距离拟合成平滑的距离曲线，并将多个相位拟合成平滑的相位曲线，将多个RSSI拟合成平滑的RSSI曲线；根据所述距离曲线、所述相位曲线和所述RSSI曲线确定用户的呼吸情况。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RFID扫频阅读器根据预设频率向粘贴在用户腹部和肚子上的多个基于RFID的应变传感器发出读信号并获取RFID的应答信息，根据所述应答信号确定频移、相位和RSSI，具体为：所述RFID扫频阅读器和所述基于RFID的应变传感器之间采用基于帧的时隙ALOHA方法作为防碰撞方法，设置帧的时隙个数和所述基于RFID的应变传感器的个数相同，在所述RFID扫频阅读器和所述基于RFID的应变传感器初始通信时，由所述RFID扫频阅读器判断是否存在碰撞，如果存在，则在下一帧继续判断，直到在所述帧内没有碰撞，并在所述应变传感器中记录自身发送信息的时隙序号；获取预设频率个数，在一个周期内，按照预设频率从大到小的顺序建立预设频率与帧的对应关系，对于每一帧，按照所述对应关系确定预设频率，并向所述应变传感器发送读信息，接收所述应变传感器返回的信息；所述周期内包括与所述预设频率的个数相同数量的帧，每个帧包括与所述应变传感器的个数对应数量的时隙；计算每个周期内，所述RFID扫频阅读器获取的每个所述应变传感器能量最大对应的预设频率与默认频率的差值，将所述差值作为频移；在每个周期中根据应答信息获取所述周期内每个应变传感器的相位和RSSI。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在每个周期中根据应答信息获取所述周期内每个应变传感器的相位和RSSI，具体为：获取周期内每个帧中每个应变传感器的相位和RSSI，在预处理后，根据所述相位和所述RSSI确定周期内每个应变传感器的平均相位和平均RSSI分别作为每个应变传感器的相位和RSSI；每个周期内得到一个第一距离、一个相位、一个RSSI。4.如权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离曲线、所述相位曲线和所述RSSI曲线确定用户的呼吸情况，具体为：以所述距离曲线、所述相位曲线或者所述RSSI曲线中的一个为基准，移动另外两个曲线，使得三个曲线的距离最短，所述移动的距离不超过周期的一半；所述周期内包括与所述预设频率的个数相同数量的帧，每个帧包括与所述应变传感器的个数对应数量的时隙；按照三个曲线对应的权重对三个曲线进行叠加，得到呼吸曲线，根据多个应变传感器的呼吸曲线与预设曲线的距离确定呼吸情况。5.如权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述距离曲线、所述相位曲线和所述RSSI曲线确定用户的呼吸情况，具体为：对于每个应变传感器，按照周期将距离曲线、所述相位曲线和所述RSSI曲线的每一个都分割为多个片段，构成与曲线对应的片段序列；
对于每个应变传感器的每个曲线，以滑动窗口的方式将曲线的片段序列分为多个窗口，对窗口内的每个片段进行抽样得到片段的Embedding，并将片段的Embedding和片段的位置embedding相加得到曲线在所述窗口内的一维向量，将多个应变传感器的三个曲线在相同窗口的一维向量进行拼接得到二维向量，将二维向量作为ViT模型的输入得到分类结果，基于多个滑动窗口的分类结果确定呼吸情况。6.一种基于RFID的呼吸监测系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭燕军，
申请(专利权)人：河南省儿童医院郑州儿童医院，
类型：发明
国别省市：