【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种心率变异性检测装置及方法，具体是一种基于毫米波雷达的心率变异性监测装置及方法，属于雷达信号处理。
技术介绍
1、相关技术指出，心率变异性反映了心率在一定时间范围内的波动，是一项重要的健康指标。它与高血压、心肌梗死和心力衰竭等疾病密切相关。心率变异性监测有助于医生评估相关疾病的严重程度和患者的预后。传统的心率变异性监测工具，如心电图(ecg)和光电容积描记仪(ppg)传感器，需要与人体接触，且价格昂贵，操作使用需要专门的医务人员。此外，这些可穿戴设备的侵入性使其难以在皮肤病患者、烧伤患者和婴儿等患者群体中应用。
2、为了解决上述技术问题，目前有少部分人提出采用毫米波雷达对心率进行变异性检测，但仍然存在两个关键问题需要解决：第一，监测过程中对受试者的要求较高，要求受试者在数据采集时严格保持静止，严重忽视了随机人体运动的影响。这在实践中往往是不现实的，特别是对老人和儿童。在持续几分钟的测试中，人体不可避免地会经历一些随机人体运动。第二，呼吸及其高次谐波严重阻碍了心跳信号的分离，心跳运动引起的胸部位移远小于呼吸运动，并且心跳运动的主导频率与呼吸的高次谐波重叠，这进一步增加了准确分离心跳信号的难度，无法获取准确的心跳信号就无法进行精确的心率变异性监测。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术在于提出一种基于毫米波雷达的心率变异性监测装置，能够准确分离心跳信号的难度，进行精确的心率变异性监测。
2、本专利
3、根据本专利技术第一方面的基于毫米波雷达的心率变异性监测装置，包括信号采集和传输模块、无线通讯模块、服务器以及客户端，其中，所述信号采集和传输模块包括多功能固定支架、毫米波雷达和数据回传模块，所述服务器包括信号预处理模块和心率变异性算法处理模块；
4、所述多功能固定支架用于固定所述毫米波雷达和所述数据回传模块，并能够调整所述毫米波雷达朝向，使所述毫米波雷达始终保持朝向人体胸腔的位置；所述毫米波雷达用于采集人体胸腔振动数据，并将该数据传送至数据回传模块，所述数据回传模块通过无线通讯模块将接收到的数据回传至所述信号预处理模块；所述信号预处理模块用于接收数据回传模块传送的数据，并对数据进行预处理，然后将处理后的数据传送至心率变异性算法处理模块；所述客户端用于通过所述无线通讯模块控制毫米波雷达工作或停止工作。
5、根据本专利技术第一方面的基于毫米波雷达的心率变异性监测方法，具体包括以下步骤：
6、s1将毫米波雷达和数据回传模块安装在多功能固定架上，并调整毫米波雷达，使其始终保持朝向人体胸腔的位置，同时保持毫米波雷达与人体的距离和角度在设定范围内；
7、s2通过客户端控制毫米波雷达开始采集人体胸腔振动数据，所述毫米波雷达采集的数据传送至数据回传模块，所述数据回传模块再通过无线通讯模块将接收到的数据实时传送至服务器；
8、s3服务器的信号预处理模块接收数据回传模块传送的数据，并对该数据进行预处理，所述信号预处理模块处理后的数据输入至心率变异性算法处理模块，该模块计算心率变异性的多种指标，并将相应指标与合理指标区间进行比对，给出异常指标提醒，并根据异常指标提示疾病风险。
9、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
10、1)本专利技术通过毫米波雷达采集人体胸腔振动数据，通过心率变异性算法处理模块对人体胸腔振动数据进行分析，分离出人体心跳信号，并计算出心跳间隔和各类心率变异性指标，将相应指标与合理指标区间进行比对，给出异常指标提醒，并根据异常指标提示疾病风险，实现了人体心率变异性监测，同时起到了疾病预防的效果。
11、2)本专利技术采用毫米波雷达采集人体胸腔振动数据，并从人体胸腔振动数据中分析出心跳信号，无需穿戴在身上，可以适用于皮肤病患者、烧伤患者和婴儿等患者群体，适应人群更广。
12、3)本专利技术采用心率变异性算法处理模块对接收到的人体胸腔振动数据进行处理，有效地提高了心率的准确性，进而提高了心率变异性监测的准确度。
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1.一种基于毫米波雷达的心率变异性监测装置，其特征在于，包括信号采集和传输模块、无线通讯模块、服务器以及客户端，其中，所述信号采集和传输模块包括多功能固定支架、毫米波雷达和数据回传模块，所述服务器包括信号预处理模块和心率变异性算法处理模块；
2.一种基于毫米波雷达的心率变异性监测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的心率变异性监测方法，其特征在于，所述步骤S1中毫米波雷达与人体的距离保持在0.5-5米之间，毫米波雷达与人体胸腔的水平角-60°-60°之间、俯仰角在-60°-60°之间，所述毫米波雷达单次采集时长大于五分钟。
4.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的心率变异性监测方法，其特征在于，所述步骤S3中信号预处理模块具体包括以下步骤：
5.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的心率变异性监测方法，其特征在于，所述步骤S3中心率变异性算法处理模块通过构建胸腔唯一信号分解模块，来分解胸腔相位复合信号，提取心跳信号，引入麻雀搜索算法进行参数优化，并利用Tent混沌映射和t分布对提高麻
6.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的心率变异性监测方法，其特征在于，所述步骤S3.7中通过乘法算子交替方向法对公式(5-19)进行求解，具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于毫米波雷达的心率变异性监测装置，其特征在于，包括信号采集和传输模块、无线通讯模块、服务器以及客户端，其中，所述信号采集和传输模块包括多功能固定支架、毫米波雷达和数据回传模块，所述服务器包括信号预处理模块和心率变异性算法处理模块；
2.一种基于毫米波雷达的心率变异性监测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于毫米波雷达的心率变异性监测方法，其特征在于，所述步骤s1中毫米波雷达与人体的距离保持在0.5-5米之间，毫米波雷达与人体胸腔的水平角-60°-60°之间、俯仰角在-60°-60°之间，所述毫米波雷达单次采集时长大于五分钟。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，张先超，王超超，吴桐，辛智伟，余乐，怀凯歌，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：
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