[发明专利]一种基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法及系统

说明书

本发明提供一种基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法，包括获取雷达探测人体呼吸时所生成的I/Q信号；对I/Q信号进行校正；对校正后的I/Q信号进行解调，得到呼吸和心跳所引起的胸腔速率时域信息；利用差分进化算法，在胸腔速率时域信息上拟合出呼吸和心跳的相关信息。实施本发明，能克服现有技术所存在的问题，准确计算出呼吸和心跳的振幅、频率、相位等信息，提高雷达生命特征提取的性能。

技术领域

本发明涉及呼吸检测技术领域，尤其涉及一种基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法。

背景技术

呼吸和心跳是人体一项重要的生命特征，它能够反映出人类近日的身体健康状况。对呼吸速率进行长期地监测，可以及时地检测和诊断出心血管疾病和肺部疾病，降低病人心跳骤停的风险。此外，呼吸和心跳还能够反映出人类的睡眠质量，从而可以判断出一系列睡眠有关的疾病，给人类的身体及时提出预警。因此，呼吸和心跳检测技术在临床医学上显得尤为重要。

近年来，雷达生命探测技术在呼吸和心跳检测方面的应用具有极大的优势，在无需与人体直接接触的基础上，可以远距离探测是否有生命体征存在，广泛应用于灾后救援。而且该方法不容易受到光照、温度等其他因素的干扰，具有较好的隐私性，不会给受试者造成侵犯感。因此，有必要提高雷达生命探测技术，提高生命特征提取的准确率，而研究雷达呼吸信号处理方法是提高雷达生命体征探测技术必不可少的途径。

在现有技术中，雷达呼吸信号提取方法已存在多种方式。例如，中国发明专利CN106037651B(201610416920.0)使用主成分分析方法分析预设时间段的实时心率数据，推算出心率周期，通过所述心率周期对所述心率数据进行修正，得到准确的心率信息。类似的线性解调方法还有小角度近似方法、通道选择。但是上述线性解调方法不适应于频率较高的雷达。又如，中国发明专利CN106175731A(专利申请号201610651539.2)提出了一种非接触式生命体征监测的信号处理方法，将接收到的I/Q通道信号结合为复信号，对复信号进行快速傅里叶变化，基于能量占比判断和频率范围限定，从频率细节分量中筛选出呼吸和心跳频域。但是呼吸的谐波能量有时会高于呼吸本身的能量，在这种情况下，对复信号进行FFT通常无法同时准确的估计出呼吸和心跳的频率信息。又如，中国发明专利CN105232026A(2015107134.X)提出了对I/Q两路信号进行反正切解调算法，对待测人体进行心跳和呼吸信号提取。然而反正切解调方法非常依赖于准确的直流偏移补偿和正交通道失衡消除。又如，中国发明专利CN110987150A(201911295312.9)针对反正切解调中产生的直流偏移补偿和正交通道失衡消除问题，提出对采集到的基带I/Q信号进行圆拟合与圆心估计，得到初始化I/Q通道基带信号直流偏移量和估计值，从基带信号中减去偏移量，采用反正切解调实现目标微振动时域信息提取。当呼吸I/Q信号形成的弧长太短，采用上述方法估计的中心方差会很大，导致无法得到准确的结果。又如，中国发明专利CN111142084A(201911291687.8)提出对I/Q通道两路信号进行反正切解调，然后利用快速傅里叶变换对解调后的信号进行时—频分析，从而得到呼吸和心跳参数。但是基于快速傅里叶变换方法不可避免地会受到时间窗口对频率分辨率的影响，使用该方法提取出的呼吸和心跳特征会产生较大的误差。

然而，上述雷达生命特征信号提取方法均存在不足之处。因此，亟需一种新的雷达生命特征信号提取方法，能克服现有技术所存在的问题，准确计算出呼吸和心跳的振幅、频率、相位等信息，提高雷达生命特征提取的性能。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法及系统，能克服现有技术所存在的问题，准确计算出呼吸和心跳的振幅、频率、相位等信息，提高雷达生命特征提取的性能。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法，包括以下步骤：

获取雷达探测人体呼吸时所生成的I/Q信号；

对所述I/Q信号进行校正；