[發明專利]一種基于LFMCW毫米波的生命體征檢測系統

在審

• 申請號: 202010051897.6
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111803045A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 吳蒙;周早麗
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/00;G16H40/60
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳靜波

本發明公開本發明公開了一種基于毫米波雷達的生命體征檢測系統，包括毫米波前端系統，毫米波信號處理系統，任務控制系統，PC端主機。毫米波前端系統和數字信號處理系統的ADC緩沖器互聯，毫米波前端系統通過兩個天線發射和接收信號，獲得原始數據，原始數據經過模數轉換器(ADC)將模擬信號轉化為數字信號，并傳入到數字信號處理系統的ADC緩沖器，隨后數字信號處理系統對ADC緩沖器接收到數字信號使用相位獲取、相位展開、帶通濾波以及頻譜估計等方法檢測心跳和呼吸的頻率；數字信號處理系統通過任務控制系統將檢測的數據發送給PC端主機來顯示；PC端主機通過任務控制系統來為數字信號處理系統配置參數。

技術領域

本發明涉及一種基于LFMCW毫米波的生命體征檢測系統，屬于數字信號處理技術領域。

背景技術

在過去的幾十年里，人們一直致力于研究呼吸，心跳，體溫等生理信號的檢測，并取得一定的成就，尤其是電或機械傳感器已經得到了廣泛的應用，例如醫院采用的心電圖裝置。但是，這種接觸性傳感器在使用上有一定的限制，比如說對于受到嚴重燙傷或者嚴重燒傷或情緒不穩定的患者，這種接觸式傳感器難以及時，直接進行，并且可能產生刺激，給患者造成二次傷害且影響檢測結果。隨著科技的發展，人們對于遠程非接觸性檢測的需求日益提高，基于LFMCW毫米波的生命體征檢測得到了廣泛的應用。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種基于LFMCW毫米波的生命體征檢測系統，克服現有接觸式生命體征檢測技術的不足。主要包括毫米波前端系統，數字信號處理系統，任務控制系統，PC端主機；

毫米波前端系統與數字信號處理系統的ADC緩沖器互聯，數字信號處理系統通過任務控制系統將檢測的數據發送給PC端主機來顯示；PC端主機通過任務控制系統(3) 來為數字信號處理系統配置參數。

所述毫米波前端系統、數字信號處理系統，任務控制系統的基礎開發板為IWR1642BOOST。

所述毫米波前端系統采用1×1天線陣列作為毫米波發送和接收器；接收器接收毫米波信號經過低噪聲放大器后與發送器發送的信號混頻，再通過中頻電路產生IF信號， IF信號輸入模數轉換器，轉化成數字信號，并傳入到數字信號處理系統的ADC緩沖器中。

所述數字信號處理系統包括600MHZ C674x DSP，所述DSP提供豐富的浮點定點指令集，支持用戶編程，實現完全可靠的算法處理。主要用于處理原始ADC信號，檢測到目標并獲取目標的距離信息。

所述任務控制系統包括200MHZ用戶可編程ARM處理器；ARM主要用于控制處理器子系統，用于內置校準和監控，控制外設，實現更高層算法。

所述數字信號處理系統和任務控制系統通過mailbox進行通信。

所述的毫米波目標測距算法，呼吸，心跳信號形成算法和呼吸率心跳率估計算法分別為距離FFT算法、改進的相位處理方法和改進的頻譜估計方法。

一種基于LFMCW毫米波的生命體征檢測系統的運行方法，包括步驟：

(1)毫米波前端系統和數字信號處理系統的ADC緩沖器互聯，毫米波前端系統(1)通過天線發射和接收信號，獲得原始數據；

(2)原始數據經過模數轉換器(ADC)將模擬信號轉化為數字信號，并傳入到數字信號處理系統的ADC緩沖器；

(3)數字信號處理系統對ADC緩沖器接收到數字信號檢測心跳和呼吸的頻率；

(4)數字信號處理系統通過任務控制系統將檢測的數據發送給PC端主機(4)來顯示；PC端主機通過任務控制系統來為數字信號處理系統配置參數。

步驟3所述的檢測心跳、呼吸的頻率，具體為數字信號處理系統對ADC緩沖器接收到數字信號使用相位提取、相位展開、帶通濾波以及頻譜估計等方法檢測心跳和呼吸的頻率。