[發明專利]呼吸信號檢測方法和裝置

有效

• 申請號: 201310066728.X
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103169449A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 喬登宇;李鑫;李燁;胡波平;孫佳平;孫東芳;張欽
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明涉及生理信號檢測領域，特別是涉及一種呼吸信號檢測方法和裝置。

背景技術

非接觸式生命探測主要用于探測人體的呼吸運動。為了在災后救援探測廢墟中是否存在活的生命體，往往采集非接觸式生命探測方式進行探測。雷達生命探測儀是一種融合雷達技術和生物醫學工程技術的可穿透非金屬介質的非接觸、遠距離的探測生命體的一種探測系統。UWB（Ultra?Wide?Band，超寬帶）脈沖雷達的高穿透性能和高定位性能使得它在應急救援、反恐監測等領域具有廣泛的應用前景。

傳統的UWB脈沖雷達生命探測技術往往將人體的呼吸信號看作某個單一頻點的正弦信號，當在空間的某一位置存在某一頻率的呼吸信號時，相應的空間頻域譜點相比于不存在呼吸信號的譜點具有較高的能量，基于該能量的顯著性，完成對呼吸信號的檢測。然而，在實際的應急救援、反恐監測等應用場景下，呼吸信號相對于環境噪聲干擾等很微弱，采用傳統的UWB脈沖雷達生命探測檢測呼吸信號時，因僅將呼吸信號視作單一頻點的正弦信號，忽略了環境噪聲干擾，導致檢測的性能較差。

發明內容

基于此，有必要針對傳統的呼吸信號檢測性能差的問題，提供一種能提高檢測性能的呼吸信號檢測方法。

此外，還有必要針對傳統的呼吸信號檢測性能差的問題，提供一種能提高檢測性能的呼吸信號檢測裝置。

一種呼吸信號檢測方法，包括以下步驟：

采集原始信號；

對所述原始信號進行濾波處理，且所述濾波處理中采用的濾波參數為根據預先分析得到的慢時間域呼吸信號的諧波結構確定的；

計算濾波處理后的原始信號的慢時間域信號的周期圖；

估算濾波處理后的原始信號的慢時間域信號的噪聲功率；

根據所述慢時間域呼吸信號的諧波結構、慢時間域信號的周期圖及慢時間域信號的噪聲功率計算諧波圖；

判斷所述諧波圖是否大于預設門限，若是，則表示存在呼吸信號，若否，則表示不存在呼吸信號。

一種呼吸信號檢測裝置，包括：

采集模塊，用于采集原始信號；

噪聲抑制模塊，用于對所述原始信號進行濾波處理，且所述濾波處理中采用的濾波參數為根據預先分析得到的慢時間域呼吸信號的諧波結構確定的；

周期圖計算模塊，用于計算濾波處理后的原始信號的慢時間域信號的周期圖；

噪聲功率估算模塊，用于計算濾波處理后的原始信號的慢時間域信號的噪聲功率；

諧波圖計算模塊，用于根據所述慢時間域呼吸信號的諧波結構、慢時間域信號的周期圖及慢時間域信號的噪聲功率計算諧波圖；

判斷模塊，用于判斷所述諧波圖是否大于預設門限，若是，則表示存在呼吸信號，若否，則表示不存在呼吸信號。

上述呼吸信號檢測方法和裝置，采用慢時間域呼吸信號的諧波結構確定濾波參數，根據確定后的濾波參數濾波器對采集的原始信號進行濾波處理，若原始信號中存在呼吸信號，則通過此濾波處理可較好的濾除環境噪聲且盡可能的保留呼吸信號，根據呼吸信號諧波結構及計算得到的慢時間域信號周期圖和噪聲功率計算諧波圖，通過諧波圖與預設門限進行判斷，提高了檢測的性能，更加有效的檢測呼吸信號是否存在。

附圖說明

圖1為一個實施例中呼吸信號檢測方法的流程示意圖；

圖2為一個實施例中預先分析得到慢時間域呼吸信號的諧波結構的流程示意圖；

圖3為胸腔表面與雷達間距離隨時間變化的示意圖；

圖4為仿真得到的回波矩陣實驗圖；

圖5為采用離散傅立葉級數分析呼吸信號諧波結構的結果圖；

圖6為慢時間域呼吸信號的諧波結構圖；

圖7A為快時間域濾波器的幅度譜響應圖；

圖7B為快時間域濾波器的沖擊響應圖；

圖8為存在呼吸信號的雷達回波實驗數據圖；

圖9為快時間域濾波后的輸出矩陣圖；

圖10A為帶通慢時間濾波器的幅度譜圖；

圖10B為帶通慢時間域濾波器的沖擊響應圖；

圖11為帶通慢時間域濾波處理后的輸出矩陣圖；

圖12A為高通慢時間濾波器的幅度譜圖；

圖12B為高通慢時間域濾波器的沖擊響應圖；

圖13為高通慢時間域濾波處理后的輸出矩陣圖；

圖14為帶通慢時間域濾波器輸出矩陣的周期圖；

圖15為諧波圖；

圖16為兩種檢測方法的檢測性能對比示意圖；

圖17為一個實施例中呼吸信號檢測裝置的結構示意圖；