[发明专利]一种基于微波雷达的生命体征测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于微波雷达的生命体征测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过雷达向受试者发射信号，接收反射信号并计算反射信号的相位；

采用小波分解的方法分析反射信号相位的频谱特性，通过重构的方法计算呼吸率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括采用自相关分析的方法去除干扰信号，并通过重构的方法计算心率。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过雷达向受试者发射信号，接收反射信号并计算反射信号的相位包括如下子步骤：

雷达发射信号设为：G(t)＝cos(2πft+θ(t))，其中f表示发射信号频率，t表示时间，θ(t)表示噪声对信号相位的干扰；

假设雷达到受试者胸腔的距离为L₀，呼吸和心跳使胸腔产生位移为S(t)，则雷达信号从发射到接受传播距离为：L(t)＝2L₀+2S(t)；

假设雷达t时刻发射信号，则t+L(t)/c时刻接收到反射信号，其中c＝λ·f，c表示光速，λ表示雷达信号波长；

计算得到反射信号相位：Γ(t)＝4πfS(t)/c+β+Δθ(t)，其中β表示测量信号初始相位，Δθ(t)表示初始相位噪声。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过变频变换、解调和反三角变换计算得到反射信号相位。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用小波分解的方法分析反射信号相位的频谱特性，通过重构的方法计算呼吸率包括：

采用公式进行小波分解，其中，W_f表示分解后的小波系数，j表示分解层级，τ表示每一分解层级的自变量，表示小波函数，R表示实数域；小波系数每分解一层，频率降为上一层小波系数的1/2；

当最高层级小波系数频率小于呼吸频率范围时，停止小波分解；

确定落入呼吸率频率范围内的小波系数，将呼吸率层重构信号，并依据重构信号波形计算呼吸率。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述呼吸频率范围在0.1-0.5HZ之间。

7.如权利要求5至6任一项所述的方法，其特征在于，所述采用自相关分析的方法去除干扰信号，并通过重构的方法计算心率包括：

分析所述反射信号相位的频谱特性，确定落入心率频率范围内的小波系数，将心率频率范围内的各层小波系数至少分为两段，采用如下公式对每一层相邻两段之间进行自相关分析，计算得到每一层相邻两段之间的自相关系数，计算每一层自相关系数的平均值，得到每一层小波系数的自相关系数，

其中，r_τ表示每一层相邻两段之间的自相关系数，x_t表示反射信号，E(x_t)表示一段时间内反射信号的平均值，τ表示时间差值，σ表示标准差；

每一层小波系数的自相关系数小于阈值的判断为噪声层，并去除噪声层；每一层小波系数的自相关系数大于阈值的判断为心率层，将心率层重构信号，并依据重构信号波形计算心率。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述心率频率范围在0.8-2HZ之间。

9.一种基于微波雷达的生命体征测量装置，其特征在于，包括：

雷达发射单元：用于向受试者发射信号；

雷达接收单元：用于接收反射信号；

计算单元：用于计算反射信号的相位，采用小波分解的方法分析反射信号相位的频谱特性，通过重构的方法计算呼吸率；

呼吸率、心率显示单元：用于显示呼吸率、心率数据。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算单元还包括采用自相关分析的方法去除干扰信号，并通过重构的方法计算心率。