[发明专利]基于毫米波雷达的奶牛呼吸心率监测方法

权利要求书

1.基于毫米波雷达的奶牛呼吸心率监测方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：

S1：通过毫米波雷达捕获奶牛的体征微动信号，并解析雷达原始回波，对ADC采样的回波数据进行快速傅立叶变换以获取距离门曲线；

S2：通过距离门曲线获知雷达与奶牛的大致位置关系，可以确定目标的距离范围，通过在该范围内搜索最大值，跟踪目标不同时刻对应的距离门；

S3：提取目标距离门处的相位，并循环步骤S1、S2两个阶段；

S4：通过相位解缠绕以确保相位值在[-π,π]之间，每当连续值之间的相位差大于/小于±π时，从相位中减去/加上2π；

S5：对相位信号逐帧作差得到相位差信号；

S6：根据呼吸和心跳频率的不同，利用带通滤波器滤波将呼吸和心跳的相位差信号进行滤波分离；

S7：分别采用频域的FFT、时域的峰间距和MUSIC算法对呼吸的相位差信号进行处理，并取两种算法结果的平均值以获取呼吸频率；

S8：对心跳的相位差信号进行运动干扰滤除；

S9：分别采用频域的FFT和时域的峰间距、MUSIC算法对心跳的相位差信号进行处理，并取三种算法结果的平均值以获取心跳频率；

S10：记录一段时间内的呼吸和心跳频率，根据置信度指标判断此时的真实频率，并输出呼吸、心跳频率随时间变化的关系；

S11：对心跳频率进行呼吸频率的谐波滤除；

S12：通过嵌入式系统将计算得到的呼吸和心率信号发送至上位机。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的奶牛呼吸心率监测方法，其特征在于，所述步骤S3中循环步骤S1、S2两个阶段的具体时长为：循环帧周期为50ms，即每一个帧周期内提取一次目标的相位，若目标与距离的径向距离发生变化，则需要根据距离门跟踪算法得出此时距离门位置，然后提取相位，循环发射N帧，即可得到目标的相位随帧数的变化曲线，也可看作目标相位与时间的关系。

3.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的奶牛呼吸心率监测方法，其特征在于，所述步骤S8中心跳信号中的干扰滤除方法为：通过将样本进行分割，设置能量阈值去判断是否符合心率的变化范围，通过丢弃大能量数据段并整合稳定状态下的数据段进行下一步的估计。