[發(fā)明專(zhuān)利]基于正交解調(diào)脈沖超寬帶雷達(dá)探測(cè)人體呼吸率心率的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010530567.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111685741B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉倍典;朱祥維;陳哲正;陶文宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61B5/0205
• 分類(lèi)號(hào): A61B5/0205
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

1.基于正交解調(diào)脈沖超寬帶雷達(dá)探測(cè)人體呼吸率心率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10、脈沖超寬帶雷達(dá)初始化，設(shè)置脈沖重復(fù)頻率為10Hz；

S20、通過(guò)天線將脈沖信號(hào)發(fā)射出去，接收反射回到雷達(dá)天線的回波信號(hào)；

S30、通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換得到接收后的回波原始數(shù)字采樣后的信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為正交解調(diào)的雷達(dá)回波I/Q信號(hào)；

S40、對(duì)當(dāng)前得到的I/Q信號(hào)與上一次I/Q信號(hào)的共軛相乘，得到相位差；

S50、將所述相位差進(jìn)行加權(quán)平均，得到待測(cè)對(duì)象胸腔與雷達(dá)天線距離變化的數(shù)據(jù)；

S60、根據(jù)待測(cè)對(duì)象胸腔與雷達(dá)天線距離變化的數(shù)據(jù)，獲得一個(gè)序列數(shù)據(jù)；對(duì)所述序列數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅里葉變換得到距離變換的頻域信號(hào)；

S70、根據(jù)所述頻域信號(hào)，獲得信號(hào)在心跳頻率范圍和呼吸頻率范圍內(nèi)的峰值對(duì)應(yīng)的頻率，作為對(duì)應(yīng)的待測(cè)對(duì)象的心跳和呼吸頻率；

所述步驟S30，包括：

S31、在兩次脈沖發(fā)射的時(shí)間之間取預(yù)定時(shí)間段進(jìn)行采樣并量化；所述預(yù)定時(shí)間段的選取與人體位置相關(guān)；

S32、通過(guò)直接數(shù)字混頻法或FFT變換法，得到正交解調(diào)的雷達(dá)回波I/Q信號(hào)；不同脈沖發(fā)射周期之間的信號(hào)構(gòu)成信號(hào)矩陣，記為y[n,x_i],n為不同的脈沖周期；x_i為回波信號(hào)的位置，表示對(duì)應(yīng)的距離門(mén)。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S40，包括：

對(duì)當(dāng)前這一次脈沖發(fā)射得到的I/Q信號(hào)與上一次脈沖發(fā)射得到的相同距離門(mén)對(duì)應(yīng)的I/Q信號(hào)的共軛值相乘，得到相位差，。

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S50中待測(cè)對(duì)象胸腔與雷達(dá)天線距離變化的數(shù)據(jù)為：

(1)式中，Δd表示胸腔與雷達(dá)天線距離；λ表示雷達(dá)發(fā)射的信號(hào)的半波長(zhǎng)，表示相位差的加權(quán)平均；

將所述相位差進(jìn)行加權(quán)平均的計(jì)算公式為：

(2)式中，w_i表示權(quán)值，其中：

Δk_i表示相位差；y[n,x_i]表示當(dāng)前這一次脈沖發(fā)射得到的I/Q信號(hào)。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S70中，心跳頻率范圍為45次/分鐘～150次/分鐘；呼吸頻率范圍為8次/分鐘～45次/分鐘。