基于信号自适应标准比对的呼吸心跳检测方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种基于信号自适应标准比对的呼吸心跳检测方法及装置，方法包括：采用满足要求的毫米波雷达向目标范围内的生命体发射微波信号；接收经生命体反射形成的回波信号，对回波信号进行滤波处理，得到呼吸原始信号序列和心跳原始信号序列，并对呼吸原始信号序列和心跳原始信号序列处理，得到可能呼吸检测数据和可能心跳检测数据；对呼吸原始信号序列和可能呼吸检测信号序列自适应标准信号比对，得到呼吸频率值，对预设时间段内的心跳原始信号序列和可能心跳检测信号序列自适应标准信号比对，得到心跳频率值；将呼吸频率值和心跳频率值进行显示。本方案，可无接触、高效、精确地检测呼吸频率值和心跳频率值。精确地检测呼吸频率值和心跳频率值。精确地检测呼吸频率值和心跳频率值。

【技术实现步骤摘要】
基于信号自适应标准比对的呼吸心跳检测方法及装置


[0001]本申请涉及基于毫米波雷达的信号处理
，尤其涉及一种基于信号自适应标准比对的呼吸心跳检测方法及装置。

技术介绍

[0002]随着科技的快速发展，现代医疗和健康领域对实时、无创的生理参数测量方法需求日益增大。尤其是对呼吸频率和心率这两个关键生命体征参数的准确获取。然而，传统的监测方法往往依赖于与人体接触的传感器，可能会给患者带来不适甚至引起干扰。因此，研究人员正在努力寻求非接触式的测量方法，以提高患者的舒适度和监测的可靠性。
[0003]毫米波雷达技术作为一种非接触式、无电磁辐射危害、隐私保护性良好的探测技术，越来越受到关注。它具有分辨率高、抗干扰性强、适应环境广泛等优点，近年来在获取生命体呼吸、心跳频率值等领域中的应用逐渐增多。尤其是在呼吸和心率检测方面，毫米波雷达技术已证明具有无须与生命体触碰、连续远程监测及对多种生理和病理状态敏感等显著特点。
[0004]对生命体，如人体呼吸和心跳对于毫米波雷达来说会产生微小的胸壁运动和心脏收缩等生物特征信号。通过对这些信号进行分析和处理，毫米波雷达能够提供实时、连续的呼吸频率和心率数据。相较于传统方法，这种监测方式不仅可降低患者的不适感，还能适用于各种特殊场景，如重症监护、婴幼儿护理、睡眠监测等。
[0005]然而，毫米波雷达在呼吸和心率检测中的普及化应用仍面临一定挑战，比如对于心率的检测。心跳信号十分微弱，很容易被淹没在呼吸谐波和背景噪声当中，现在已经提出了基于带通滤波器、MUSIC、变分模态分解等方法分离呼吸和心跳信号，但仍会存在心率误估计的问题。因此，现有技术方案中基于毫米波雷达进行呼吸、心跳频率检测的精度较低，有待提高其检测准确率。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本申请实施例的提供一种基于信号自适应标准比对的呼吸心跳检测方法及装置，用以改善呼吸、心跳频率检测精度低的技术问题。
[0007]第一方面，根据本申请提供一种基于信号自适应标准比对的呼吸心跳检测方法，包括：
[0008]采用满足预设频率要求的毫米波雷达向目标范围内的生命体发射微波信号；
[0009]接收经生命体反射形成的回波信号，对回波信号依次进行第一目标波段滤波处理和第二目标波段滤波处理，得到呼吸原始信号序列和心跳原始信号序列，并对呼吸原始信号序列和心跳原始信号序列均采用时间序列的峰值间距处理和快速傅里叶变换处理，得到生命体的可能呼吸检测数据和可能心跳检测数据；
[0010]对预设时间段内的呼吸原始信号序列和可能呼吸检测信号序列自适应标准信号比对，得到预设时间段内的呼吸检测数据，及对预设时间段内的心跳原始信号序列和可能
心跳检测信号序列自适应标准信号比对，得到预设时间段内的心跳检测数据；
[0011]将呼吸心跳检测数据进行显示。
[0012]优选地，对预设时间段内的可能呼吸检测数据和可能心跳检测数据分别进行自适应标准信号比对，得到预设时间段内的呼吸检测数据和心跳检测数据，包括：
[0013]根据可能呼吸检测信号序列确定呼吸数据的标准正弦信号的角速度w1，并根据可能心跳检测信号序列确定心跳数据的标准正弦信号的角速度w2；
[0014]根据呼吸数据的标准正弦信号的角速度w1确定呼吸检测标准正弦信号序列BR(t)
(1、2、
…
、n)
，根据心跳数据的标准正弦信号的角速度w2确定心跳检测标准正弦信号序列HR(t)
(1、2、
…
、n)
；
[0015]根据原始呼吸信号序列与呼吸检测标准正弦信号序列BR(t)
(1、2、
…
、n)
的相关系数及协方差确定呼吸频率值，及根据原始心跳信号序列与心跳检测标准正弦信号序列HR(t)
(1、2、
…
、n)
的相关系数及协方差确定心跳频率值。
[0016]优选地，根据原始呼吸信号序列与呼吸检测标准正弦信号序列BR(t)
(1、2、
…
、n)
的相关系数及协方差确定呼吸频率值，包括：
[0017]计算原始呼吸信号序列中每个原始呼吸信号值与对应的呼吸检测标准正弦信号的相关系数；其中，呼吸检测标准正弦信号为始呼吸信号的采集时刻对应的呼吸检测标准正弦信号序列BR(t)
(1、2、
…
、n)
中的呼吸检测标准正弦信号；
[0018]如果原始信号序列中每个原始信号对应的相关系数有一个相关系数最大值，则取相关系数最大的呼吸检测标准正弦信号作为呼吸频率值；
[0019]如果原始呼吸信号序列中每个原始信号对应的相关系数有至少两个相关系数最大值，则继续对相关系数最大的呼吸检测标准正弦信号做协方差运算，取最小协方差对应的呼吸检测标准正弦信号作为呼吸频率值；和/或
[0020]根据原始心跳信号序列与心跳检测标准正弦信号序列HR(t)
(1、2、
…
、n)
的相关系数及协方差确定心跳频率值，包括：
[0021]计算原始心跳信号序列中每个原始心跳信号值与对应的心跳检测标准正弦信号的相关系数；其中，心跳检测标准正弦信号为始呼吸信号的采集时刻对应的心跳检测标准正弦信号序列HR(t)
(1、2、
…
、n)
中的心跳检测标准正弦信号；
[0022]如果原始心跳信号序列中每个原始信号对应的相关系数有一个相关系数最大值，则取相关系数最大的心跳检测标准正弦信号作为心跳频率值；
[0023]如果原始信号序列中每个原始信号对应的相关系数有至少两个相关系数最大值，则继续对相关系数最大的呼吸检测标准正弦信号做协方差运算，取最小协方差对应的呼吸检测标准正弦信号作为呼吸频率值。
[0024]优选地，第一目标波段的频率范围为0.2Hz
‑
0.5Hz，第二目标波段的频率为0.6Hz
‑
2Hz。
[0025]优选地，接收经生命体反射形成的回波信号，对回波信号依次进行第一目标波段滤波处理和第二目标波段滤波处理，包括：
[0026]接收经生命体反射形成的回波信号；
[0027]对回波信号进行多帧联合去平均值进行静态杂波处理及多帧模值叠加处理，确定包含生命体所在位置的信号；
[0028]针对包含生命体所在位置的信号，进行相位提取包含生命体征信号的慢时间轴采样，之后进行相位展开去除直流分量，通过滑动均值滤波去除时间序列的离散值；
[0029]对处理过的信号进行第一目标波段滤波处理和第二目标波段滤波处理。
[0030]优选地，预设频率为50GHz
‑
70GHz。
[0031]第二方面，根据本申请基于信号自适应标准比对的呼吸心跳检测装置，包括：
[0032]发射模块，用于采用满足预设频率要求的毫米波雷达向目标范围内的生命体发射微波信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于信号自适应标准比对的呼吸心跳检测方法，其特征在于，所述方法包括：采用满足预设频率要求的毫米波雷达向目标范围内的生命体发射微波信号；接收经生命体反射形成的回波信号，对所述回波信号依次进行第一目标波段滤波处理和第二目标波段滤波处理，得到呼吸原始信号序列和心跳原始信号序列，并对所述呼吸原始信号序列和心跳原始信号序列均采用时间序列的峰值间距处理和快速傅里叶变换处理，得到所述生命体的可能呼吸检测数据和可能心跳检测数据；对预设时间段内的呼吸原始信号序列和可能呼吸检测信号序列自适应标准信号比对，得到预设时间段内的呼吸检测数据，及对预设时间段内的心跳原始信号序列和可能心跳检测信号序列自适应标准信号比对，得到预设时间段内的心跳检测数据；将所述呼吸心跳检测数据进行显示。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对预设时间段内的可能呼吸检测数据和可能心跳检测数据分别进行自适应标准信号比对，得到预设时间段内的呼吸检测数据和心跳检测数据，包括：根据所述可能呼吸检测信号序列确定呼吸数据的标准正弦信号的角速度w1，并根据所述可能心跳检测信号序列确定心跳数据的标准正弦信号的角速度w2；根据呼吸数据的标准正弦信号的角速度w1确定呼吸检测标准正弦信号序列BR(t)
(1、2、
…
、n)
，根据心跳数据的标准正弦信号的角速度w2确定心跳检测标准正弦信号序列HR(t)
(1、2、
…
、n)
；根据原始呼吸信号序列与呼吸检测标准正弦信号序列BR(t)
(1、2、
…
、n)
的相关系数及协方差确定呼吸频率值，及根据原始心跳信号序列与心跳检测标准正弦信号序列HR(t)
(1、2、
…
、n)
的相关系数及协方差确定心跳频率值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据原始呼吸信号序列与呼吸检测标准正弦信号序列BR(t)
(1、2、
…
、n)
的相关系数及协方差确定呼吸频率值，包括：计算原始呼吸信号序列中每个原始呼吸信号值与对应的呼吸检测标准正弦信号的相关系数；其中，呼吸检测标准正弦信号为始呼吸信号的采集时刻对应的呼吸检测标准正弦信号序列BR(t)
(1、2、
…
、n)
中的呼吸检测标准正弦信号；如果所述原始信号序列中每个原始信号对应的相关系数有一个相关系数最大值，则取相关系数最大的呼吸检测标准正弦信号作为呼吸频率值；如果所述原始呼吸信号序列中每个原始信号对应的相关系数有至少两个相关系数最大值，则继续对相关系数最大的呼吸检测标准正弦信号做协方差运算，取最小协方差对应的呼吸检测标准正弦信号作为呼吸频率值；和/或所述根据原始心跳信号序列与心跳检测标准正弦信号序列HR(t)
(1、2、
…
、n)
的相关系数及协方差确定心跳频率值，包括：计算原始心跳信号序列中每个原始心跳信号值与对应的心跳检测标准正弦信号的相关系数；其中，心跳检测标准正弦信号为始呼吸信号的采集时刻对应的心跳检测标准正弦信号序列HR(t)
(1、2、
…
、n)
中的心跳检测标准正弦信号；如果所述原始心跳信号序列中每个原始信号对应的相关系数有一个相关系数最大值，则取相关系数最大的心跳检测标准正弦信号作为心跳频率值；如果所述原始信号序列中每个原始信号对应的相关系数有至少两个相关系数最大值，
则继续对相关系数最大的呼吸检测标准正弦信号做协方差运算，取最小协方差对应的呼吸检测标准正弦信号作为呼吸频率值。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的的方法，其特征在于，第一目标波段的频率范围为0.2Hz
‑
0.5Hz，第二目标波段的频率为0.6Hz
‑
2Hz。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法，接收经生命体反射形成的回波信号，对所述回波信号依次进行第一目标波段滤波处理和第二目标波段滤波处理，包括：接收经生命...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾捷，梁峻阁，樊启高，邰文涛，张继豪，
申请(专利权)人：无锡伴创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：