[发明专利]一种非接触式人体呼吸参数实时测量方法及系统

说明书

一种非接触式人体呼吸参数实时测量方法，搭建信道状态信息CSI数据采集硬件平台；Wi‑Fi收发端同步切换信道，合并多个WiFi信道下采集的CSI数据；以有线直连方式WDC构建新信道，并将新构建的信道作为参考信道，对合并信道的CSI数据降噪；使用降噪后的CSI数据求解功率时延谱；由功率时延谱的多次采样获得时域谱图，从时域谱图中识别出呼吸引起的多径对应的信号幅值序列；测量呼吸引起的多径对应的信号幅值序列中的呼吸参数。以及提供一种非接触式人体呼吸参数实时测量系统。本发明通过合并多个Wi‑Fi信道以扩展信号带宽，在更加精细的时域谱中识别出呼吸引起的多径和其它运动引起的多径，通过非接触方式检测动静态环境下静止目标的呼吸参数。

技术领域

本发明属于射频感知的技术领域，具体涉及到一种面向动静态环境下的非接触式人体呼 吸参数实时测量方法及系统。

背景技术

睡眠呼吸检测是一项重要的医学检测手段，可用于评估睡眠质量、预防呼吸阻塞等。现 有的呼吸检测方法，有些需要在人的身体部位，如手腕，胸部安装特定类型传感器。这类方 法会让用户身心感到不适。另外有些方法是采用红外摄像头捕获用户的面部或胸腔图像，通 过图像处理技术测量人体呼吸参数。这类方法存在用户隐私泄露的隐患，给用户使用带来不 安。还有些方法是使用电磁波测量人体胸腔的位置变化来测量人体呼吸参数。这类方法的硬 件成本较高，难以普及使用。近年来，人们开始研究利用Wi-Fi信号来感知人体呼吸。但现 有方法面向的是一种信道条件变化较慢的环境，而对于信道条件变化较快的环境，如非目标 人员在当前检测环境下快步行走，现有方法的测量准确度就会大大下降。

发明内容

为了克服现有呼吸检测方法缺乏舒适度，存在隐私安全隐患，价格昂贵的不足，本发明 提供了一种面向动静态环境下的非接触式人体呼吸参数实时测量方法及系统，在现有的Wi-Fi 感知系统中引入了免受无线环境变化影响的有线直连(Wire DirectConnection，WDC)信道； 本发明通过合并多个Wi-Fi信道以扩展信号带宽，在更加精细的时域谱中识别出呼吸引起的 多径和其它运动引起的多径，通过非接触方式检测动静态环境下静止目标的呼吸参数。

为实现上述的目标，本发明采用的技术方案为：

一种非接触式人体呼吸参数实时测量方法，包括以下步骤：

(1).搭建信道状态信息(Channel State Information,CSI)数据采集硬件平台；

(2).Wi-Fi收发端同步切换信道，合并多个WiFi信道下采集的CSI数据；

(3).以有线直连方式(Wire Direct Connection,WDC)构建新信道，并将新构建的信道作 为参考信道，对合并信道的CSI数据降噪；

(4).使用降噪后的CSI数据求解功率时延谱；

(5).重复步骤(2)-(4)，由功率时延谱的多次采样获得时域谱图。从时域谱图中识别 出呼吸引起的多径对应的信号幅值序列；

(6).测量呼吸引起的多径对应的信号幅值序列中的呼吸参数。

进一步，所述步骤(6)中，测量呼吸引起的多径对应的信号幅值序列中的呼吸参数的具 体实现方式为：首先使用Hampel滤波，滑动均值滤波，小波变换去除序列中包含的离群点， 瞬时冲激和高频噪声；然后搜索滤波后序列中的峰值点并移除伪峰，得到真实峰点对应的时 间戳序列C＝{c₁,c₂,…,c_M},M为峰值点个数，进而计算该序列所包含的呼吸频率：