[发明专利]一种基于毫米波雷达的养老院智能监护系统及方法

权利要求书

1.一种基于毫米波雷达的养老院智能监护装置，其特征在于，包括：生命体征信号采集模块、信号处理模块以及云端预警模块；

所述生命体征信号采集模块用于发送雷达信号到待测目标，接收返回的回波信号，所述信号处理模块用于对回波信号进行处理得到距离-速度频谱图和距离-角度频谱图，基于距离-速度频谱图和距离-角度频谱图判断所述待测目标是否为目标人体，若是，根据回波信号计算单位时间内目标人体胸腔表面起伏的距离信息，根据距离信息中的相位差信号提取目标人体生命体征数据；

所述信号处理模块用于根据目标人体生命体征数据判断是否超过了设定阈值，若超过，则向云端预警模块发出预警信号，通过云端预警模块向相关联系人或看护者发送通知或及时报警。

2.如权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护装置，其特征在于，该装置还包括云端预警模块，所述云端预警模块和信号处理模块连接，所述信号处理模块用于根据距离-速度频谱图和距离-角度频谱图得到目标人体的身体姿态和运动信息，根据目标人体的身体姿态和运动信息判断是否发生突发情况，若是，则向相关联系人或看护者发送通知或及时警报。

3.如权利要求1所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护装置，其特征在于，所述生命体征信号采集模块包括信号发生器以及毫米波雷达收发单元；

所述信号发生器用于产生一个线性调频脉冲雷达信号；所述毫米波雷达收发单元用于将产生的线性调频脉冲雷达信号通过发射天线发射信号。

4.一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法，其特征在于，包括如下步骤：

发送雷达信号到待测目标，接收返回的回波信号；

对回波信号进行处理得到距离-速度频谱图和距离-角度频谱图，基于距离-速度频谱图和距离-角度频谱图判断所述待测目标是否为目标人体，若是，根据回波信号计算单位时间内目标人体胸腔表面起伏的距离信息，根据距离信息中的相位差信号提取目标人体生命体征数据；

根据目标人体生命体征数据判断是否超过了设定阈值，若超过，则向云端预警模块发出预警信号，通过云端预警模块向相关联系人或看护者发送通知或及时报警。

5.如权利要求4所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法，其特征在于，根据距离-速度频谱图和距离-角度频谱图得到目标人体的身体姿态和运动信息，根据目标人体的身体姿态和运动信息判断是否发生突发情况，若是，则向相关联系人或看护者发送通知或及时警报。

6.如权利要求4所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法，其特征在于，所述根据距离-速度频谱图和距离-角度频谱图得到目标人体的身体姿态和运动信息包括：采用CFAR算法作用于距离-速度频谱图上并结合距离-角度频谱图可得到点云数据，运用密度聚类算法对点云数据进行凝聚处理，将检测到的点凝聚成一个聚类，将每一个聚类作为一个人体目标，根据聚类的位置和速度得到待测目标的身体姿态和运动信息。

7.如权利要求4所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法，其特征在于，所述距离信息中的相位差信号获取过程包括：

接收目标人体反射的回波信号，基于反射的回波信号得到中频信号，对中频信号进行FFT得到实时跟踪目标的距离信息，基于跟踪目标的距离信息得到目标距离单元上的相位，计算出相位变化，得到相位差的集合。

8.如权利要求4所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法，其特征在于，所述人体生命体征数据包括呼吸信号和心跳信号，所述呼吸信号和心跳信号经过滤波和快速傅里叶变换，输出呼吸和心跳速率。

9.如权利要求4所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法，其特征在于，所述距离信息中的相位差信号获取过程包括：

对每个线性调频信号进行AD采样，生成时域采样信号，对时域采样信号进行距离FFT；

在快速采样时间轴上和慢采样时间轴上进行FFT，得到距离FFT和振动FFT；

基于距离FFT和振动FFT计算目标距离单元上的相位，由此计算出相位变化，得到相位差的集合。

10.如权利要求4所述的一种基于毫米波雷达的养老院智能监护方法，其特征在于，所述目标人体胸腔表面起伏的距离信息基于胸部运动位移运动模型获取，所述胸部运动位移模型为：

R(t)＝R₀+H(t)+X(t)

其中，H(t)为呼吸部分，X(t)为心跳部分，R₀为雷达与人体之间的距离，H(t)＝A_hsin(2πf_ht)，X(t)＝A_bsin(2πf_bt+θ)，A_h为呼吸的振动幅度，f_h为呼吸的频率值，A_b为心跳的振动幅度，f_b为心跳的频率值，θ是心跳的初始相位。