[發(fā)明專利]一種基于FMCW毫米波雷達的生命信號檢測方法和系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109522826B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 劉震宇;陳惠明;鄧雄峰;陸蔚;廖炫達
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明公開了一種基FMCW毫米波雷達的生命信號檢測方法和系統(tǒng)，用于實現(xiàn)對生命體的檢測。通過將預處理后的雷達生命信號輸入到自適應濾波器中，將延時后的雷達生命信號作為參考信號，并且能夠根據(jù)輸入信號的變化實時調整延時，從而實現(xiàn)呼吸和心跳信號的實時分離。本發(fā)明提出的方法能夠實時地、自適應地分離呼吸和心跳信號。

技術領域

本發(fā)明涉及雷達信號檢測領域，更具體地，涉及一種基于FMCW毫米波雷達的生命信號檢測方法和系統(tǒng)。

背景技術

呼吸、心跳、體溫、血壓是用來判斷人體的生命活動正常與否的常用指標，其中呼吸和心跳是尤其重要的兩個參數(shù)。這兩個重要的心肺活動參數(shù)可以判斷是否有生命體的存在，根據(jù)這兩個參數(shù)的變化可以得到生命體運轉的基本狀態(tài)。但現(xiàn)有的呼吸和心跳檢測方法多為接觸式檢測方法，在很多的情況下，由于各種條件的限制和其他因素的考慮，需要遠距離的測量呼吸和心跳?；贔MCW(調頻連續(xù)波)毫米波雷達的生命信號檢測技術能夠對人體的生命信號進行較遠距離的探測，探測過程不受天氣、地形等條件的限制，因此在軍事行動、反恐斗爭、災后傷員搜索、醫(yī)療健康監(jiān)護等領域有著廣泛的應用。

雷達獲取的人體回波信號容易受到人體自身微動和周圍物體的干擾，并且呼吸造成的人體胸腔的位移遠遠大于心跳造成的胸腔位移，這可能會使心跳信號湮沒在呼吸諧波和噪聲中無法被檢測，因此需要采取有效的信號處理方法將呼吸和心跳信號分離，提取微弱的心跳信號。

傳統(tǒng)的雷達生命信號分離和提取的方法有帶通濾波和小波變換等，由于呼吸和心跳信號的頻帶范圍接近，所以利用帶通濾波器分離呼吸和心跳信號不能有效地解決呼吸諧波對心跳信號的干擾問題，小波變換可以通過選擇合適的小波基函數(shù)從生命信號中提取出呼吸和心跳信號，但選擇合適的小波基函數(shù)是其難點，并且確定好基函數(shù)后，不能隨著不同的信號做出改變，不具備自適應性。

發(fā)明內容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術所述的至少一種缺陷，提供一種基于FMCW毫米波雷達的生命信號檢測方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明的首要目的是實時的，自適應的分離呼吸信號和心跳信號。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：一種基于FMCW毫米波雷達的生命信號檢測方法，其步驟如下：

S1：對雷達中頻信號進行一定的預處理，提取出生命信號；

S2：從預處理后的信號中提取呼吸信號，計算呼吸信號頻率以及延時單元；

S3：實時分離出雷達生命信號中的呼吸信號和心跳信號。

本發(fā)明通過將預處理的生命信號輸入到信號分離模塊中的濾波器中，其參考信號是由信號提取模塊得到的延時單元，并將生命信號進行延時得到的；通過信號分離模型進行濾波得到輸出的誤差即為心跳信號，從屬濾波器的輸出即為呼吸信號。

優(yōu)選地，步驟S1對雷達中頻信號進行一定的預處理，提取雷達生命信號的具體步驟為：

S11：由FMCW回波信號確定目標位置，并提取出其相位信號，得到目標的距離信息和相位差信號；

S12：根據(jù)雷達獲得的目標距離信息，去除目標周圍部分物體的干擾，并對雷達中頻信號進行FFT，確定目標所在的位置，提取目標的雷達生命信號；

S13：對雷達生命信號進行低通濾波，去除高頻噪聲，得到生命信號。

優(yōu)選地，步驟S2中從預處理后的信號中提取呼吸信號，計算呼吸信號頻率的具體步驟為：

S21：令n＝0，n為生命信號分解得到的分量hj(t)的個數(shù)，求出生命信號w(t)所有的極大值和極小值，擬合出生命信號w(t)的上下包絡線，求出包絡的均值m(t)，然后減去包絡均值得到一個新的信號：

h_j(t)＝w(t)-m(t)；