[發明專利]一種基于毫米波雷達的生命信號監測方法

在審

• 申請號: 202110451549.2
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113116342A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 曹其新;杜福川;趙悅;王海力
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;A61B5/113;A61B5/0205;A61B5/05;A61B5/00;G06F17/11;G06F17/14
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 俞磊

本發明公開了一種基于毫米波雷達的生命信號監測方法，包括數據獲取模塊，其包括毫米波雷達，所述毫米波雷達發射調頻信號，人體胸腔反射回波信號，通過毫米波雷達集成的混合器和采樣器最終將數據傳輸到數據處理模塊；數據處理模塊，通過背景噪聲濾除、相位提取、呼吸心跳分離、呼吸心跳重建、距離頻率分離和降低計算量方法，對數據獲取模塊發送的數據中的中頻信號進行處理，獲得心率、呼吸和人體胸腔位移距離；后續應用模塊，通過多進程實時采集數據和處理數據，并將數據上傳至云服務器，利用GUI將心率、呼吸和人體胸腔位移距離可視化，方便監護人員隨時查看。

技術領域

本發明涉及生命體征監測領域，尤其涉及到一種基于毫米波雷達的生命信號監測方法。

背景技術

近年來，中國人口老齡化快速發展，65歲及以上人口的數量和在總人口中所占比例不斷提高，預計在2022年中國將由老齡化社會步入老齡社會。隨著老齡化現象的不斷加劇，老人贍養問題正受到越來越多的關注，如何為老人健康預警也成為一大課題。如果能夠對老人的生命體征信號進行實時、長期地監測，就將有助于為老人建立健康基線，并且在老人健康惡化時向老人與醫生發出預警，表明可能需要進一步的醫療護理。

主要的生命體征信號包括體溫、心率、呼吸頻率和血壓。其中，心率是衡量人體生理和心理狀態的一個關鍵指標，心率的變化能夠反映出人的身體或者精神的重大變化。心臟將人體血液循環中的脫氧血液循環通過肺部，并通過主動脈將新氧化的血液泵入人體的過程稱為心動周期，心率就是心動周期的頻率。心率的測量方法主要包括心電圖法和脈搏波描記法，前者需要在被測目標的胸口貼上電極，后者需要光學或者壓力傳感器貼在皮膚上進行測量。呼吸頻率同樣是一個重要的生命體征，通過呼吸人獲得足夠的氧氣并排出二氧化碳以此維持生命，而且呼吸異常是許多疾病的癥狀。呼吸頻率的測量可以通過測量呼吸時口鼻處的氣體流量或者測量呼吸過程中胸腹部的脹縮實現，常用的方法如電阻抗體積描記法和應變測量法都需要在胸腹部貼電極或者應變傳感器。

上述的心率、呼吸頻率檢測方法所需設備都是接觸式檢測設備，長時間或者在睡覺時佩戴設備往往會使用戶感覺不適，而且接觸式檢測設備一般只對單人適用，無法應對多人同時檢測的場景。

因此，我們有必要對這樣一種結構進行改善，以克服上述缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于毫米波雷達的生命信號監測方法，可以長時間利用毫米波雷達非接觸式監測老人的心跳呼吸，為老人的健康情況惡化做出及時的預警，幫助老人獲得及時的醫療護理，以解決現有技術中存在的問題。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于毫米波雷達的生命信號監測方法，包括

數據獲取模塊，其包括毫米波雷達，所述毫米波雷達發射調頻信號，人體胸腔反射回波信號，通過毫米波雷達集成的混合器和采樣器最終將數據傳輸到數據處理模塊；

數據處理模塊，通過背景噪聲濾除、相位提取、呼吸心跳分離、呼吸心跳重建、距離頻率分離和降低計算量方法，對數據獲取模塊發送的數據中的中頻信號進行處理，獲得心率、呼吸和人體胸腔位移距離；

后續應用模塊，通過多進程實時采集數據和處理數據，并將數據上傳至云服務器，利用GUI將心率、呼吸和人體胸腔位移距離可視化，方便監護人員隨時查看。

進一步的，所述數據獲取模塊采用長短窗的模式，長窗具有100個frame的數據用于呼吸心跳監測，短窗具有20個frame數據用于距離判斷；根據先進先出的原則，數據流入和流出的數量相等，使得長短窗得到更新。

進一步的，所述人體胸腔位移距離采用兩個三角函數的疊加，數學公式建模：

x(t)＝d₀+A_Rsin(2πf_Rt)+A_Hsin(2πf_Ht)