【技术实现步骤摘要】
一种基于RFID无源感知的心跳监测系统及方法
[0001]本专利技术属于
RFID
无源感知和智慧医疗
，具体涉及一种基于
RFID
无源感知的心跳监测系统及方法
。
技术介绍
[0002]心率监测在现代医疗中不仅用于疾病的诊断和治疗，还在健康评估
、
预防疾病
、
健康管理等方面发挥着重要作用
。
其不仅可以帮助医生更好地了解患者的心脏状况，还可以指导临床决策，提高医疗质量和患者生活质量
。
因此，跟踪心脏的健康状况是至关重要的
。
[0003]对于心脏健康监测，心率
(HR)
和心率变异性
(HRV)
是至关重要的指标
。
获取高精度
HR
和
HRV
的常规方法，通常依赖于心跳波形的获取
。
最为常见的心跳波形获取方式是心电图机所产生心电图
(ECG)
，其能够感知心脏的电活动，从而绘制心跳波形
。
但心电图机通常需要专业人员进行操作，且要在病患身上贴附电极，使用不方便
。
而且相关的医疗设备通常价格昂贵，普通人负担不起，且无法适用于很多场景
。
多年来，也有很多关于获取心跳波形的研究工作，可以分为基于接触的方法和非接触的方法；基于接触的方法通常使用可穿戴传感器，如加速度计
、
可穿戴心电图和
PPG
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种基于
RFID
无源感知的心跳监测系统，其特征在于，包括：无源心跳感知标签组
、
心跳感知一体机
、
服务器平台及心跳感知客户端；其中，无源心跳感知标签组，附着在用户衣物表面指定位置，用于感知用户心脏跳动，并通过后向散射方式发送无线射频信号；心跳感知一体机，用于实时采集无源心跳感知标签组发出的无线射频信号，获取相位和
RSSI
信号特征数据，并将采集到的数据发送至服务器平台；服务器平台，用于将心跳感知一体机实时发送的相位和
RSSI
信号特征数据进行处理以还原用户心跳波形，并将心跳波形实时发送给心跳感知客户端；心跳感知客户端，用于实时接收服务器平台计算得到的心跳波形，对心跳波形进行图形化绘制和显示
。2.
根据权利要求1所述的基于
RFID
无源感知的心跳监测系统，其特征在于，所述无源心跳感知标签组由三个
RFID
标签组成，包含：一个心跳感知标签和两个呼吸参考标签；心跳感知标签贴附在用户心脏位置的衣物表面上；两个呼吸参考标签贴附在用户两侧锁骨下方位置的衣物表面上
。3.
一种基于
RFID
无源感知的心跳监测方法，基于权利要求1‑2中任一项所述系统，其特征在于，包括步骤如下：
1)
心跳感知一体机实时采集有效范围内用户衣物表面指定位置的
RFID
标签信息，获取无线射频信号数据，包括相位和
RSSI
信号特征数据信息；
2)
心跳感知一体机将采集到的无线射频信号数据发送至服务器平台；
3)
服务器平台对接收到的无线射频信号数据进行计算得到用户的心跳波形，并将其发送给心跳感知客户端；
4)
心跳感知客户端依据接收到的心跳波形数据，对波形进行图形化绘制和显示
。4.
根据权利要求3所述的基于
RFID
无源感知的心跳监测方法，其特征在于，所述步骤
3)
中的计算得到用户心跳波形结果数据的方法为：
31)
获得时间窗口为
t
秒内无源心跳感知标签组的信号的相位和
RSSI
数据，心跳感知标签信号记作心跳感知信号
S
H
，取两个呼吸参考标签中读取率高的信号记作呼吸参考信号
S
S
，各标签信号
S
由两部分数据构成，相位数据
w
和
RSSI
数据
A
，即信号
S
＝
Ae
‑
jw
，其中，
e
表示自然常数
、j
表示虚数；
32)
将上述步骤
31)
中的心跳感知信号
S
H
和呼吸参考信号
S
S
的相位和
RSSI
分别进行上采样使得信号数据在时序上是均匀的，并对上采样后的相位和
RSSI
波形进行平滑滤波，去除由环境和设备带来的噪声，得到心跳感知信号
S
H1
和呼吸参考信号
S
S1
；
33)
将上述步骤
32)
中得到的心跳感知信号
S
H1
和呼吸参考信号
S
S1
分别转换到
IQ
平面坐标表示，在
IQ
平面上进行平移，去除静态路径的影响，放大呼吸和心跳的信号，得到新的心跳感知信号
S
H2
和呼吸参考信号
S
S2
；
34)
将上述步骤
33)
中得到的心跳感知信号
S
H2
和呼吸参考信号
S
S2
中包含的相位信号分离，得到心跳感知相位信号
w
H
和呼吸参考相位信号
w
S
，并以呼吸参考相位信号
w
S
为参考信号，对心跳感知相位信号
S
H2
进行时域对齐得到时域偏移量，依据得到的时域偏移量对心跳感知信号
S
H2
做时域上的偏移，得到心跳感知信号
S
H3
；
35)
将上述步骤
33)
中得到的呼吸参考信号
S
S2
和步骤
34)
中得到的心跳感知信号
S
H3
进行
拟合和差分消减得到关于用户的心跳信号；
36)
对上述步骤
35)
中得到的心跳信号中包含的相位信号进行后校正和带通滤波处理
。5.
根据权利要求4所述的基于
RFID
无源感知的心跳监测方法，其特征在于，所述步骤
31)
中对标签信号数据包含的相位信息进行预处理，具体为：
311)
更正原始相位消除其不连续性，使
w
p
＝
w*2
，让
π
的跃变变为2π
，其中，
w
表示标签信号中的相位信号，
w
p
表示初步处理后的相位信号；
312)
当
w
p
的连续元素之间的绝对跃变大于或等于
π
弧度的跃变容差时，在元素上补偿
±2π
的倍数来修正弧度相位，使
w
具有单调性和连续性；
313)
将修正跃变后的相位信号数据还原，使
w
＝
w
p
÷
2。6.
根据权利要求5所述的基于
RFID
无源感知的心跳监测方法，其特征在于，所述步骤
32)
具体包括：
321)
采用
125Hz
采样率对步骤
31)
中得到的心跳感知信号
S
H
和呼吸参考信号
S
S
的相位和
RSSI
数据分别进行线性插值；
322)
对插值后的相位和
RSSI
数据使用帧数窗口为
...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢磊，黄东旭，王楚豫，
申请(专利权)人：苏州森石智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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