[發明專利]一種基于WiFi信號的增強呼吸及心率實時監測評估方法系統

在審

• 申請號: 201910601712.1
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110200610A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 谷雨;付悅;任福繼
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 尹明明

本發明涉及一種基于WiFi信號的增強呼吸及心率實時監測方法及系統，該方法是一種低成本，非侵入式，可擴展，能夠長期運行的睡眠期間生命體征監控方案。通過改進硬件設置，即改進基于菲涅爾區理論的天線設置方法來增強對呼吸和心率的檢測，本發明同時使用離線設備和實時系統來實時監測呼吸和心率。實驗結果表明該發明對處于睡眠中處于不同姿勢下的人的呼吸和心跳具有很高的檢測精度。

技術領域

本發明屬于人工智能和醫療健康領域，具體的說是一種基于WiFi信號 的增強呼吸及心率實時監測方法及系統。

背景技術

生命體征監測對于掌握一個人的基本健康狀態極其重要，然而，睡眠中 的許多疾病可以直接導致死亡，如心跳驟停，睡眠呼吸暫停，哮喘等。最近 的一項研究表明，呼吸紊亂是睡眠中的嬰兒猝死綜合征的一個重要原因。在 許多案例中，具有呼吸疾病的病人只在偶然情況下具有短暫的特征，因此一 個長時間連續的低功耗的檢測設備是極其重要的。

大多數傳統方法使用傳感器來檢測生理信號，比如多導睡眠圖和心電圖 通過將多個傳感器連接到患者身上來測量呼吸和心率等功能。然而這些設備 并不適合家庭環境。基于壓力或加速傳感器的解決方案需要與身體接觸，而 光照條件限制了基于計算機視覺的解決方案。近年來，基于射頻的監測方案 因提供非侵入式的呼吸率監測而受到關注。然而這些解決方案中使用的設備 通常很昂貴，因此并沒有受到廣泛關注。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種基于WiFi信號的增強呼吸及 心率實時監測方法及系統，從而實現精確地監測不同睡姿的生命體征。

根據本發明的實施例，本發明提出了一種基于WiFi信號的增強呼吸及 心率實時監測評估方法，所述方法包括：

基于菲涅爾區域模型，預設待檢測用戶心跳監測的監視區域，并且在所 述監視區域中設置一鉛片以增強監測靈敏度；

在獲取監測數據時，獲取一最好的流作為數據處理的流；

通過CSI工具提取CSI數據，對所述CSI數據進行處理，從而得到心率 數據和呼吸率數據。

優選的，所述菲涅爾區域模型用如下公式來表示：

|P₁Q_n|+|Q_nP2|-|P₁P₂|＝nλ/2，

其中，P₁，P₂分別為接收天線和發射天線的位置，λ為給定的信號波長，Q_n為第n個菲涅爾區域的邊界。

優選的，所述通過CSI工具提取CSI數據，對所述CSI數據進行處理， 從而得到心率和呼吸率，還包括，

在子載波的選擇上，使用方差最大的子載波；

通過Hampel filter來濾除與其他臨近CSI測量值有顯著差異的異常值；

使用巴特沃斯帶通濾波器去分離用戶正常心率范圍相關CSI數據和用戶 正常呼吸頻率范圍相關CSI數據；

最后通過帶通濾波器獲取心率數據集和呼吸率數據集，然后用FFT提取 出當前用戶的心率數據和呼吸率數據。

優選的，所述最后通過帶通濾波器獲取心率數據集和呼吸率數據集，然 后用FFT提取出當前用戶的心率數據和呼吸率數據之前，還包括手動調整 FFT時間閾值，如果積累的數據達到時間閾值，則開始獲取這些數據集。

優選的，所述得到心率數據和呼吸率數據之后，還包括實時顯示這些數 據。

優選的，時間閾值為40秒。