[发明专利]一种基于调频连续波雷达的信号提取方法及系统

说明书

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种基于调频连续波雷达的信号提取方法及系统，首先对调频连续波雷达接收的待测人体的胸壁机械运动信号进行预处理，得到回波信号，所述回波信号包括：呼吸信号、心跳信号、呼吸信号的高次谐波分量、心跳信号的高次谐波分量和噪声信号；接着通过对所述回波信号中不含噪声的信号进行滤波得到滤波信号，确定所述滤波信号在预估频率区间的频率‑功率谱，根据所述频率‑功率谱峰值的频谱图分离得到心跳信号和呼吸信号；本发明配合功率谱进行信号频率估计的方法，可以达到保留呼吸信号和心跳信号成分而滤除其他干扰成分的目的，从而在复杂的噪声环境中提取心跳信号和呼吸信号。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种基于调频连续波雷达的信号提取方法及系统。

背景技术

毫米波调频连续波雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Radar，FMCW)是一种非接触的检测方法，由于不受气候和检测环境遮蔽物干扰，可以实现全天候和全空间的检测，且毫米波调频连续波雷达工作频段高，可以捕捉微弱的呼吸和心跳信号，检测的精度很高。利用毫米波调频连续波雷达进行体征信号监测时，最重要的环节是如何从毫米波调频连续波雷达接收的回波信号中分离并提取出呼吸信息、心跳信息。

人体在静止状态下呼吸运动引起的胸廓运动幅度较大，呼吸信号能量较强，而心跳运动引起的胸廓微动幅度相对较小，能量也相对较弱。且对回波信号的频率分析表明：呼吸信号的高次谐波分量和心跳信号在频谱上有重叠部分。两个信号的频谱接近而能量差距巨大的状况下，微弱的心跳信号极易被呼吸信号掩盖；另外，毫米波调频连续波雷达的信号波长介于微波和远红外波之间，零点几毫米的位移量都可以被检测到，这也导致测量过程中的许多微小扰动都会被检测到。微弱的心跳信号和呼吸信号夹杂在复杂的噪声环境中，导致从回波信号中提取心跳信号和呼吸信号较为困难。

发明内容

本发明提供一种基于调频连续波雷达的信号提取方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于调频连续波雷达的信号提取方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S100、对调频连续波雷达接收的待测人体的胸壁机械运动信号进行预处理，得到回波信号，所述回波信号包括：呼吸信号、心跳信号、呼吸信号的高次谐波分量、心跳信号的高次谐波分量和噪声信号；

步骤S200、通过对所述回波信号中不含噪声的信号进行滤波得到滤波信号，确定所述滤波信号在预估频率区间的频率-功率谱，根据所述频率-功率谱峰值的频谱图分离得到心跳信号和呼吸信号。

进一步，所述步骤S200包括：

步骤S210、确定所述回波信号的预估频率区间，将预估频率区间等间距设置n个频率点；

步骤S220、从预估频率区间中选取一个频率点，作为期望频率点；

步骤S230、确定期望频率点的频率矢量矩阵，将所述频率矢量矩阵纳入期望子空间；

步骤S240、确定预估频率区间和已选取的期望频率点的差集，将差集的频率矢量矩阵作为干扰子空间；

步骤S250、构造回波信号的斜投影算子，根据所述斜投影算子对回波信号中不含噪声的信号进行斜投影滤波，得到滤波信号；

步骤S260、计算滤波信号的功率，采用自适应权重矢量对功率P进行加权，得到滤波信号的加权功率；

步骤S270、确定是否遍历预估频率区间，若否，从预估频率区间中选取剩余的频率点作为期望频率点，并跳转到步骤S230；若是，执行步骤S280；