[发明专利]基于走动状态的雷达呼吸信号检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于走动状态的雷达呼吸信号检测方法及系统，方法包括以下步骤：利用多普勒雷达采集呼吸信号，对其进行复信号解调，得到体动信号与呼吸信号的混合信号；利用自适应频移检测算法对体动信号与呼吸信号的混合信号进行多普勒频移消除处理，得到小体动信号与呼吸信号的混合信号；利用深度神经网络对小体动信号与呼吸信号的混合信号进行小体动去除处理，得到呼吸信号；利用卷积神经网络对呼吸信号进行处理，得到呼吸频率。本发明可以在人体走动过程中对呼吸信号进行检测，与现有的雷达呼吸检测方法相比，应用场景更加广阔，局限性大大减少。

技术领域

本发明属于呼吸检测领域，特别是一种基于走动状态的雷达呼吸信号检测方法及系统。

背景技术

呼吸是能够反映出人身体状况的重要信号之一。

现有的雷达呼吸信号检测方法，要求人体处于静坐状态或是在静坐过程中仅存在一些较小的体动，如前后晃动等，一旦人体产生较大的体动，就会使得测量结果出现较大的偏差，而在走动情况下使用单雷达对呼吸信号进行测量的方法尚未有人提出。

在走动状态下，雷达检测到的信号为体动信号与呼吸信号的混合信号，其中存在因人体走动产生的多普勒频移等大体动信号，为了从混合信号中获取呼吸信号，需要先消除大体动信号的影响，得到小体动信号与呼吸信号的混合信号，再去除小体动的影响，得到呼吸信号。

对于大体动信号的消除，当前尚未有人提出相应的方法。

现有的小体动去除算法，主要有自适应滤波法、匹配滤波法等，但是这些方法在使用的时候，均需要先验信息，自适应滤波法需要一个期望信号作为输入，匹配滤波法需要一个模板信号作为输入，算法的应用存在较大局限性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有雷达呼吸检测存在的不足，提供一种基于走动状态的雷达呼吸信号检测方法及系统，仅需要使用单雷达便可检测走动状态下人体的每分钟呼吸次数。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于走动状态的雷达呼吸信号检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，利用多普勒雷达采集呼吸信号，对其进行复信号解调，得到体动信号与呼吸信号的混合信号；

步骤2，利用自适应频移检测算法对体动信号与呼吸信号的混合信号进行多普勒频移消除处理，得到小体动信号与呼吸信号的混合信号；

步骤3，利用深度神经网络对小体动信号与呼吸信号的混合信号进行小体动去除处理，得到呼吸信号；

步骤4、利用卷积神经网络对呼吸信号进行处理，得到呼吸频率。

进一步地，步骤2利用自适应频移检测算法对体动信号与呼吸信号的混合信号进行多普勒频移消除处理，得到小体动信号与呼吸信号的混合信号，具体为：

步骤2-1，设置时间窗的窗长t₁，以及初始滑窗步长step＝t₁，单位为s，对体动信号与呼吸信号的混合信号进行滑窗处理，时间窗处于体动信号与呼吸信号的混合信号起始0s的位置，将上一时间窗内最大峰值点与次大峰值点对应频率之和记为Δ_n-1，其初始值为0，滑窗过程中判断得到的需要进行多普勒频移消除处理的信号记为S，其初始值为0，输出信号记为Y，其初始值为0；

步骤2-2，从体动信号与呼吸信号的混合信号中截取当前时间窗对应位置的信号，记为F，对其进行快速傅里叶变换处理，在得到的频域信号上找到最大峰值点与次大峰值点所对应的频率，计算两者之和Δ_n；

步骤2-3，判断Δ_n-1与Δ_n的大小：