[发明专利]一种调频连续波雷达生命体征距离检测的方法

说明书

本发明涉及一种调频连续波雷达的生命体征检测方法，其能够在干扰源比较多的复杂环境下准确检测出包含有生命体征信号的距离单元，从而能够找到正确的距离维，无需预先设定目标检测的阈值，降低了真实人体目标检测的误警和漏警概率，从而保证顺利提取到处于不同距离单元的目标生命体征信号。提取生命体征信号很大程度上取决于距离维的正确选择，找到被测目标所处于的距离单元，为求出准确的生命体征信号迈出了非常重要的一步。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，具体涉及一种调频连续波雷达生命体距离检测的方法。

背景技术

近年来，将雷达技术应用于非接触式生命体征检测对于医疗保健中是一个大突破。呼吸和心跳是人体重要的生命体征信号。相比传统接触式的测量方式，基于雷达的非接触式检测技术逐渐受到了广泛关注，在家庭监护、抗震救灾和防疫控制等方面有着较大的应用前景。目前的多普勒雷达测量方式主要有两种测量方式：连续波(Continuous Wave，CW)雷达和调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)雷达。FMCW体制的雷达相比于CW体制雷达的优势之一在于回波信号中包含了目标的距离信息，因此利用FMCW雷达进行检测时，可以同时获得目标的距离和生命体征信息。且与CW雷达相比，FMCW雷达具有系统功耗低、结构简单、抗干扰能力强以及分辨率高等特点，所以在生命体征检测领域发挥着重要作用。

调频连续波雷达(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)，通过非接触的方式向人体发射调频连续波，根据反射回来的回波信号来监测人体的心跳和呼吸。在理想的测试情况下，FMCW雷达放置于人体胸前采集信号并进行生命体征监测，此时容易确定被测目标的距离以及相应距离单元下不同时间的相位变化，但是在实际情况下，特别是在一些复杂的测试环境如室内、车内等，雷达天线波束范围内存在多个强反射体，产生的强杂波会掩盖了目标信号，产生“遮蔽效应”，降低了真实目标距离检测精度，从而降低心跳和呼吸率的估计性能。距离单元的正确选择是提取呼吸频率和心跳频率的重要前提，特别是在多目标场景下，由于目标间的信号存在相互干扰以及受到环境中其他障碍物的干扰，所以需要选择存在目标的距离单元。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种调频连续波雷达生命体距离检测的方法，其能够在干扰源比较多的复杂环境下准确检测出包含有生命体征信号的距离单元，从而能够找到正确的距离维，无需预先设定目标检测的阈值，降低了真实人体目标检测的误警和漏警概率，从而保证顺利提取到处于不同距离单元多目标的生命体征信号。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种调频连续波雷达的生命体征检测方法，其包括以下步骤：

步骤1、雷达发射线性调频信号s(t)，该发射信号经过人体目标反射后，通过在发送和接收信号混合之后应用低通滤波来得到中频(IF)信号y(t)，即回波信号；

步骤2、对M个实测回波信号y(t)采样并进行傅里叶变换处理，得到含有生命体征信号的一维距离频谱图，每个周期的采样点数为N；

步骤3、对M个实测回波信号y(t)分别在快时间维和慢时间维上进行FFT运算，得到一个二维频谱矩阵图Y_2dfft(m,n)，其中，m取值为0-M，n取值为0-N；

步骤4、去除二维频谱图里的静止障碍物和低频数据之后进行一次生命体征信号自相关的处理；具体如下：

步骤4.1、取出二维频谱矩阵图Y_2dfft(m,n)的每一列的信号，即提取出处理过后每一个距离维上的信号Y_n(t)＝Y_2dfft(:,n)；

步骤4.2、去除信号Y_n(t)中的低维干扰分量得到Y_n(t)＝Y_n(b:M)，b取值为5-10；