[發明專利]一種基于連續波多普勒雷達的呼吸心跳檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202011139152.1
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112137604B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 徐玉;李琪
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;A61B5/00
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本發明提供一種基于連續波多普勒雷達的呼吸心跳檢測方法，包括獲取雷達探測人體呼吸時所生成的I/Q信號；對I/Q信號進行校正；對校正后的I/Q信號進行解調，得到呼吸和心跳所引起的胸腔速率時域信息；利用差分進化算法，在胸腔速率時域信息上擬合出呼吸和心跳的相關信息。實施本發明，能克服現有技術所存在的問題，準確計算出呼吸和心跳的振幅、頻率、相位等信息，提高雷達生命特征提取的性能。

技術領域

本發明涉及呼吸檢測技術領域，尤其涉及一種基于連續波多普勒雷達的呼吸心跳檢測方法。

背景技術

呼吸和心跳是人體一項重要的生命特征，它能夠反映出人類近日的身體健康狀況。對呼吸速率進行長期地監測，可以及時地檢測和診斷出心血管疾病和肺部疾病，降低病人心跳驟停的風險。此外，呼吸和心跳還能夠反映出人類的睡眠質量，從而可以判斷出一系列睡眠有關的疾病，給人類的身體及時提出預警。因此，呼吸和心跳檢測技術在臨床醫學上顯得尤為重要。

近年來，雷達生命探測技術在呼吸和心跳檢測方面的應用具有極大的優勢，在無需與人體直接接觸的基礎上，可以遠距離探測是否有生命體征存在，廣泛應用于災后救援。而且該方法不容易受到光照、溫度等其他因素的干擾，具有較好的隱私性，不會給受試者造成侵犯感。因此，有必要提高雷達生命探測技術，提高生命特征提取的準確率，而研究雷達呼吸信號處理方法是提高雷達生命體征探測技術必不可少的途徑。

在現有技術中，雷達呼吸信號提取方法已存在多種方式。例如，中國發明專利CN106037651B(201610416920.0)使用主成分分析方法分析預設時間段的實時心率數據，推算出心率周期，通過所述心率周期對所述心率數據進行修正，得到準確的心率信息。類似的線性解調方法還有小角度近似方法、通道選擇。但是上述線性解調方法不適應于頻率較高的雷達。又如，中國發明專利CN106175731A(專利申請號201610651539.2)提出了一種非接觸式生命體征監測的信號處理方法，將接收到的I/Q通道信號結合為復信號，對復信號進行快速傅里葉變化，基于能量占比判斷和頻率范圍限定，從頻率細節分量中篩選出呼吸和心跳頻域。但是呼吸的諧波能量有時會高于呼吸本身的能量，在這種情況下，對復信號進行FFT通常無法同時準確的估計出呼吸和心跳的頻率信息。又如，中國發明專利CN105232026A(2015107134.X)提出了對I/Q兩路信號進行反正切解調算法，對待測人體進行心跳和呼吸信號提取。然而反正切解調方法非常依賴于準確的直流偏移補償和正交通道失衡消除。又如，中國發明專利CN110987150A(201911295312.9)針對反正切解調中產生的直流偏移補償和正交通道失衡消除問題，提出對采集到的基帶I/Q信號進行圓擬合與圓心估計，得到初始化I/Q通道基帶信號直流偏移量和估計值，從基帶信號中減去偏移量，采用反正切解調實現目標微振動時域信息提取。當呼吸I/Q信號形成的弧長太短，采用上述方法估計的中心方差會很大，導致無法得到準確的結果。又如，中國發明專利CN111142084A(201911291687.8)提出對I/Q通道兩路信號進行反正切解調，然后利用快速傅里葉變換對解調后的信號進行時—頻分析，從而得到呼吸和心跳參數。但是基于快速傅里葉變換方法不可避免地會受到時間窗口對頻率分辨率的影響，使用該方法提取出的呼吸和心跳特征會產生較大的誤差。

然而，上述雷達生命特征信號提取方法均存在不足之處。因此，亟需一種新的雷達生命特征信號提取方法，能克服現有技術所存在的問題，準確計算出呼吸和心跳的振幅、頻率、相位等信息，提高雷達生命特征提取的性能。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種基于連續波多普勒雷達的呼吸心跳檢測方法及系統，能克服現有技術所存在的問題，準確計算出呼吸和心跳的振幅、頻率、相位等信息，提高雷達生命特征提取的性能。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種基于連續波多普勒雷達的呼吸心跳檢測方法，包括以下步驟：

獲取雷達探測人體呼吸時所生成的I/Q信號；

對所述I/Q信號進行校正；