[發明專利]一種室內多目標無源定位和生命體征監測方法和系統

在審

• 申請號: 202210379749.6
• 申請日: 2022-04-12
• 公開（公告）號: CN114795172A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 陳志剛;李文;王磊;姬智;牛富雷
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B5/0507
• 分類號: A61B5/0507;A61B5/0205;A61B5/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種室內多目標無源定位和生命體征監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

采集環境中有多目標存在時的天線、載波若干個時刻的信道響應；

針對所述信道響應，在時域進行帶通濾波，得到目標直接反射徑的信道響應；

根據人體目標在室內條件下的信道響應模型，設置時延、角度、增益、呼吸的幅度和頻率以及心跳的幅度和頻率的初始值；

設置時延、角度、增益、呼吸的幅度和頻率以及心跳的幅度和頻率的變化區間及掃描精度；

將所述目標直接反射徑的信道響應與除第一條路徑外的初始值得到的目標多徑信道響應相減，得到第一條路徑的信道響應的估計值；

將所述第一條路徑的信道響應的估計值、時延、角度以及心跳的幅度和頻率的初始值輸入Z函數，在呼吸幅度和頻率變化區間內以設置的精度進行掃描，得到使Z函數最大的呼吸幅度和頻率組合，即為第一個目標呼吸幅度和頻率估計值；

將所述第一條路徑的信道響應的估計值、時延以及角度的初始值、第一個目標呼吸幅度和頻率的估計值輸入Z函數，在設置的心跳幅度和頻率變化區間內以設置的精度進行掃描，得到使Z函數最大的心跳幅度和頻率組合，即為第一個目標心跳幅度和頻率估計值；

將所述第一條路徑的信道響應的估計值、角度的初始值、第一個目標呼吸幅度和頻率的估計值、第一個目標心跳幅度和頻率的估計值輸入Z函數，在設置的時延變化區間內以設置的精度進行掃描，得到使Z函數最大的時延，即為第一個目標時延的估計值；

將所述第一條路徑的信道響應的估計值、第一個目標呼吸幅度和頻率估計值、第一個目標心跳幅度和頻率估計值以及第一個目標時延的估計值帶入Z函數，在角度變化區間內以設置的精度進行掃描，得到使Z函數最大的角度，即為第一個目標角度的估計值；

將所述第一條路徑的信道響應的估計值、第一個目標呼吸幅度和頻率估計值、第一個目標心跳幅度和頻率估計值、第一個目標時延的估計值以及第一個目標角度的估計值輸入Z函數，除以天線和載波個數的積，即為第一個目標增益的估計值；

重復執行得到所述第一條路徑的信道響應的估計值、第一個目標呼吸幅度和頻率估計值、第一個目標心跳幅度和頻率估計值、第一個目標時延的估計值、第一個目標角度的估計值以及第一個目標增益的估計值的步驟，即得到多個目標時延、角度、呼吸幅度和頻率、心跳幅度和頻率的最終估計值；

將室內場景建模為二維平面，根據得到的時延和角度的最終估計值計算得到各目標的坐標位置，實現多目標定位。

2.根據權利要求1所述的室內多目標無源定位和生命體征監測方法和系統，其特征在于，所述環境中有多目標存在時的M個天線、N個載波共T個時刻，對第m個天線，第n載波，在時刻t的信道響應如下：

其中，為天線陣列的導向矢量，[·]^T表示轉置，α_l為第l徑的復增益，f_n代表第n個載波，τ_l(t)＝τ₀+τ′(t)表示第l條路徑的時延，τ₀為信號從發射端通過人體目標到達接收端的平均時延，τ'(t)為心跳、呼吸引起的時變時延，N(n)＝[N₁(n)，…，N_M(n)]^T為加性高斯白噪聲。

3.根據權利要求1所述的室內多目標無源定位和生命體征監測方法，其特征在于，在時域進行帶通濾波時，根據成人呼吸和心跳的頻率范圍進行濾波，即成人呼吸頻率在0.2-0.6Hz，心跳頻率在0.8-2.0Hz。