【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生理信号检测领域，具体说是一种面向在床人体呼吸、心率监测设备及方法。
技术介绍
1、目前，睡眠监测设备分为接触式和非接触式两种装置。然而存在以下局限性：
2、(1)在用户端，传统的睡眠监护系统通常使用电极片或感应装置与皮肤直接接触，采集人体生理参数并进行数据分析以判断睡眠状况。然而，这种佩戴式装置会引起不适感，增加被测者的生理和心理压力，导致数据的准确性降低。
3、(2)国内外一些企业开发了一些睡眠监测产品，如手环式和床垫式监测装备。这些装备的监测原理大致相同，通过红外传感器和陀螺仪传感器监测睡眠心率和体动。然而，手环设备只能监测手腕动作，无法检测睡眠中的呼吸和其他体动信息，功能较为单一，无法客观监测睡眠。床垫式装备通过床垫下的传感器接收体动信号，并通过分离算法提取呼吸、心率和体动等信息。然而，这些单一传感器接收体动信号的方法导致数据可靠性较差，并且价格昂贵。
技术实现思路
1、针对于以上存在的不足，本申请内置了毫米波雷达，通过非接触式的方式达到监测睡眠状态的效果。
2、本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
3、一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，包括以下步骤：
4、1)通过雷达传感器检测目标用户，并对雷达信号进行预处理，得到目标用户的生命体征信号；
5、2)通过将一帧内多个周期的扫频信号回波进行加权累积，定位目标用户单位；
6、3)通过反正切的方法对目标单元的生命体征信号进行
7、4)通过带通滤波器分离生命体征信号中的呼吸信号和心跳信号；
8、5)基于呼吸信号和心跳信号实现对人体的实时监测。
9、所述步骤1)具体为：
10、1.1)通过雷达传感器检测目标胸腔振动情况，分别记录发射信号以及回波的接收信号；
11、1.2)依次通过混频器和高通滤波器对发射信号和接收信号进行处理，得到差频信号；
12、1.3)对差频信号在距离维上进行快速傅里叶变换，确定目标所在距离单元的相位；
13、1.4)循环步骤1.1)～步骤1.3)，对所有的发射信号做完距离维快速傅里叶变换后，得到目标的相位信息，结合距离公式，得到含有呼吸心跳的生命体征信号。
14、所述发射信号s(t)和接收信号r(t)分别为：
15、
16、
17、其中，aε代表发射信号的振幅,ar代表回波信号的振幅，fc代表雷达载频，μ代表调频斜率，μ＝b/tc，b是线性调频连续波信号的带宽，tc是一个chirp的重复周期，τ＝2r/c为回波的瞬时延时，c为信号传播速度，r为人体胸腔运动过程中与雷达之间的动态距离，作为目标的初始距离，t为时间。
18、所述差频信号q(t)为：
19、
20、其中，fr为差频频率，λ为发射信号的波长，r0为人体相对雷达的固定距离，x(mts)代表人体随时间变化的胸腔振幅，即生命体征信号；
21、对q(t)进行快速傅里叶变换后为：
22、
23、其中，a为变换后的信号振幅，目标所在距离单元的相位φ(mts)为：
24、
25、所述距离公式为：
26、r＝r0+x(mts)
27、其中，r为人体胸腔运动过程中与雷达之间的动态距离，r0为人体相对雷达的固定距离；
28、生命体征信号为：
29、
30、所述步骤3)具体为：
31、设当前相位值为φn，下一个相位值为φn+1，当|φn+1-φn|＞π时，说明角度在π处发生跳变，再分两种情况进行分析，当|φn+1-φn|＞π时，则φn+1＝φn+1-2π，当|φn+1-φn|＜-π时，则φn+1＝φn+1+2π。
32、所述步骤5)具体为：
33、5.1)分别对呼吸信号和心跳信号进行快速傅里叶变换，并在频域内寻找信号频率区间内的最高峰；
34、5.2)当检测信号的最高峰大于该信号的阈值时，直接判定为紧急异常行为，发出预警。
35、一种面向在床人体呼吸、心率监测设备，包括：
36、信号获取模块，用于通过雷达传感器检测目标用户，并对雷达信号进行预处理，得到目标用户的生命体征信号；
37、目标定位模块，用于通过将一帧内多个周期的扫频信号回波进行加权累积，定位目标用户单位；
38、信号分离模块，用于通过反正切的方法对目标单元的生命体征信号进行相位解缠绕，通过带通滤波器分离生命体征信号中的呼吸信号和心跳信号；
39、检测及预警模块，用于基于呼吸信号和心跳信号实现对人体的实时监测。
40、一种面向在床人体呼吸、心率监测系统，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法。
41、一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法。
42、本专利技术具有以下有益效果及优点：
43、1.本专利技术针对在床用户及其生理信号特征，提出一种可以高精度呼吸与心率的解耦检测方法。
44、2.本专利技术针对在床用户的呼吸行为，提出一种非接触式、多模态连接方式，为睡眠检测设备的通信提供便捷式方法。
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1.一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：
3.根据权利要求2所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述发射信号s(t)和接收信号r(t)分别为：
4.根据权利要求2所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述差频信号Q(t)为：
5.根据权利要求2所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述距离公式为：
6.根据权利要求1所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：
7.根据权利要求1所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述步骤5)具体为：
8.一种面向在床人体呼吸、心率监测设备，其特征在于，包括：
9.一种面向在床人体呼吸、心率监测系统，其特征在于，包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7任一项所述的一种
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：
3.根据权利要求2所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述发射信号s(t)和接收信号r(t)分别为：
4.根据权利要求2所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述差频信号q(t)为：
5.根据权利要求2所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述距离公式为：
6.根据权利要求1所述的一种面向在床人体呼吸、心率监测方法，其特征在于，所述步...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢朝霞，韩旭，侯志良，钱鹏，陈禹，李思良，何睿，
申请(专利权)人：东软汉枫医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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