[发明专利]一种V2iFi基于紧凑型射频感应的车内生命体征监测技术

说明书

本发明属于无线传感技术领域，尤其为一种V2iFi基于紧凑型射频感应的车内生命体征监测技术，该技术提出并开发了一种紧凑型的基于V2iFi的机动车内生命体征监测技术，V2iFi能够在车辆驾驶时，在多个乘客中可靠的检测驾驶员的生命体征，从而准确推断出潜在的健康问题。通过本发明的信号处理，神经网络模型以及硬件的设计方案，提高了V2iFi的识别能力和生命体征的处理能力，达到对驾驶员的身体状态实时监控的目的。

技术领域

本发明涉及无线传感技术领域，具体为一种V2iFi基于紧凑型射频感应的车内生命体征监测技术。

背景技术

健康检测是智能车辆的重要组成部分之一，在车内的极端多路径环境下，传统的Wi-Fi带宽较窄，仅可提供粗粒度的测量效果。基于Wi-Fi的车载设备需要双基站(发射站与接收站)部署，系统过于复杂；受乘客干扰，降低驾驶员的呼吸波形；灵敏度较低，无法确保准确的时间分辨率和生命体征；而超宽带无线脉冲可以提供更高的时间分辨率，与基于Wi-Fi CSI的现有技术相比，V2iFi可以能够区分来自多个用户的反射信号，因此可以在更逼真的设置下提供更细腻度的测量。

目前的V2iFi：基于紧凑型射频感应的车内生命体征监测技术存在以下问题：

1、现有方法无法充分利用收集到的生命体征数据，生命体征难以映射到具体生理和心理状态；

2、现有方法缺乏相关医学知识及设备来识别并标记具体的生命体征数据，(如：测量困倦程度)；

3、现有方法所得射频信号携带数据较少，无法进行复杂的计算及处理 (如：类心电图波形)。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种V2iFi基于紧凑型射频感应的车内生命体征监测技术，该系统采用V2iFi射频采集装置，其发出的COTS无线脉冲是紧凑型单站无线脉冲，可以很容易的与树莓派等嵌入设备集成，形成边缘计算节点。在复杂多径条件下区分不同人反射的信号，准确识别出驾驶员的射频反映，提取他的生命体征。在此基础上，设计新的多序列变分模式分解算法(MS-VMD)，将一组相关的时间序列分解成多个频带分离的固定模式，滤除噪声，重建呼吸心跳模型，相应估计呼吸心跳的速率变异性，从而对驾驶员的状态进行实时监测，很好地解决了现有技术中存在的上述问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种V2iFi基于紧凑型射频感应的车内生命体征监测技术，包括如下相互依赖、不可独立分割的步骤：

S1：射频信号处理：接收到的基带信号会被噪音污染，噪音会阻止生命体征提取模块的正常工作，特别是会使生命体征信号沉浸在噪音之中。所以在从RF信号中提取信息之前，应去除硬件和环境的影响以保证信号质量。射频信号的处理有三个主要步骤：a)降低噪音；b)背景扣除；c)信号分离。

S2：多序列变分模态分解法设计：为了将生命体征信号与其他干扰区分开，变分模态分解法(VMD)算法通过微积分将信号分为各种模式，假定信号的每种模式都在中心频率附近，并且具有较窄带宽。VMD通过称为乘法器的交替方向法的优化技术(ADMM)，同时计算中心频率和模式函数。由于VMD仅适用于单个序列分解，且在复杂车内环境中无法利用单个序列提取生命体征。我们设计并组合了多序列变分模态分解算法(MS-VMD)，增强了传统的VMD算法。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种V2iFi基于紧凑型射频感应的车内生命体征监测技术，具备以下有益效果：

1、该V2iFi：基于紧凑型射频感应的车内生命体征监测技术，提出并开发了一种紧凑型的基于V2iFi的机动车内生命体征监测技术，利用无线脉冲在高时间段的分辨率来区分不同用户发出的射频信号，从而单独聚焦对驾驶员的监控。