[發明專利]一種基于不可聽聲音調頻連續波的呼吸監測方法

有效

• 申請號: 202110918251.8
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113616188B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 王林;韓亞麗;荊楠;王思楊;常卓
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: A61B5/08
• 分類號: A61B5/08;A61B8/00
• 代理公司: 沈陽一諾君科知識產權代理事務所(普通合伙) 21266
• 代理人: 王建男

1.一種基于不可聽聲音調頻連續波的呼吸監測方法，其特征在于，包括：

1)、在人體監測范圍內發射經調制的發射信號，使得發射信號能夠通過胸腔反射；

2)、接收經過反射后的接收信號，并且對接收信號和發射進行預處理，得到消除噪音后的接收信號和發射信號；

3)、將預處理后的接收信號與發射信號進行混合處理，得到差頻信號；

4)、對差頻信號進行信號處理，從差頻信號的變化中提取呼吸信號，進行人體呼吸監測；

所述步驟4)對差頻信號進行信號處理，從差頻信號的變化中提取呼吸信號，具體包括：

4.1、計算基于差頻信號的PSD信號：

P＝k|S(f)|²，

其中，

公式中，S(f)為差頻信號，k為是實值的標量，其中fs為采樣頻率，w(i)為窗口函數，L為實現短時傅里葉變換時設置的窗口數量；

4.2、對PSD信號進行除噪處理，通過自適應的信號規整算法，消除由于差頻信號自身干擾導致的PSD信號的噪音；

4.3、對除噪處理后的PSD信號進行分割，然后，輸入到慢特征分析算法中，從環境背景中提取呼吸信號；

4.4、利用峰值監測算法檢測呼吸信號中呼吸波形的峰值個數，計算呼吸速率，實現人體呼吸監測；

所述利用峰值監測算法檢測呼吸信號中呼吸波形的峰值個數，計算呼吸速率，具體包括：

4.4.1、設置滑動窗口長度wn、后窗口長度wnb、以及呼吸信號序列B(t)，

4.4.2、計算滑動窗口的最大值為P，后窗口的最大值為S；

4.4.3、判斷兩個窗口中是否出現異常值，若出現異常值，則消除異常值，若無異常值，則繼續；

4.4.4、如果P的峰值小于S的峰值且兩點之間的間距小于一個呼吸間隔，則認為S是一個呼吸波峰，如果兩點之間的間距大于一個呼吸間隔，則認為P為一個呼吸波峰，則S視為P，進行4.4.3步驟；如果P的峰值大于S，則窗口向后移動，繼續進行4.4.3步驟；

4.4.5、進行二次掃描，將不在閾值區間[thr1,thr2]的波峰值刪除；其中，thr₁＝μ_result-σ_result，thr₂＝μ_result+σ_result，μ_result為result均值，δ_result為result標準差；

4.4.6、得到呼吸信號中的準確的峰值數量n。

2.根據權利要求1所述的基于不可聽聲音調頻連續波的呼吸監測方法，其特征在于，所述發射信號為18kHZ-20kHZ的高頻chirp信號。

3.根據權利要求1所述的基于不可聽聲音調頻連續波的呼吸監測方法，其特征在于，所述步驟2)對接收信號和發射進行預處理，得到消除噪音后的接收信號和發射信號，具體包括：

2.1、對所述接收信號進行短時傅里葉變換，得到接收信號的時頻序列；

2.2、遍歷整個時頻序列，直至找到序列中第一個頻率不等于0的點，記為錨點；

2.3、遍歷結束，得到預處理后的接收信號；

2.4、對發射信號預處理，通過短時傅里葉變換，得到發射信號的時頻序列；遍歷整個時頻序列，直至找到序列中第一個頻率不等于0的點，記為錨點；

2.5、遍歷結束，得到預處理后的發射信號。