[发明专利]一种无源定位和生命体征监测方法、系统、计算机和存储介质

权利要求书

1.一种无源定位和生命体征监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在多目标存在环境中，采集不同方向图和不同载波在若干个时刻的信道响应；

在进行连续时刻的采样时，以某个时刻的直射径的幅度和相位为基准，对其他时刻的信道响应进行校准；

采集信道响应后，在频域进行IFFT变换，在时域进行FFT变换，得到目标直接反射径的时频特性；

将得到各方向图上的目标直接反射径的幅度值与方向图在各方向上的增益进行比对，选择差异最小的方向即为目标直接反射径的出发角度估计值；

将室内场景建模为二维平面，根据得到的目标直接反射径的时频特性和目标直接反射径的出发角度估计值计算得到各目标的坐标位置，根据坐标位置进行多目标定位；

根据目标直接反射径的信道响应的相位信息，对其在时域上做FFT变换，得到人体目标的呼吸和心跳频率信息。

2.根据权利要求1所述一种无源定位和生命体征监测方法，其特征在于，采集时刻t的信道响应如下：

其中，n为载波，t为时刻，s为方向图数，表示第l条径在第s个方向图上的复增益，β＝2πdsinθ/λ，β_d＝2πdsinθ_d/λ，M为阵元个数，d为阵元间距，α_l为第l径的复增益，f_n代表第n个载波，τ_l(t)＝τ₀+τ′(t)表示第l条路径的时延，τ₀为信号从发射端通过人体目标到达接收端的平均时延，τ′(t)为心跳、呼吸引起的时变时延，N(n)＝[N₁(n)，…，N_M(n)]^T为加性高斯白噪声。

3.根据权利要求1所述一种无源定位和生命体征监测方法，其特征在于，在第s个方向图上，得到N×T的信道响应矩阵，其中N为载波个数，T为设定时间内的采样次数，对载波信号在频域上进行离散逆傅立叶变换，然后在时域上进行离散傅立叶变换，最终得到目标直接反射径的时延信息和呼吸心跳频率信息。

4.根据权利要求1所述一种无源定位和生命体征监测方法，其特征在于，对第s个方向图，第n个载波上的信道响应用贝塞尔函数，表示成复指数傅立叶表达：

信号中包含当m₁＝m₂＝0时的直流分量，心跳和呼吸的频率成分f_H和f_B，心跳和呼吸的谐波分量m₁f_H和m₂f_B，以及心跳呼吸的联合谐波分量m₁f_H+m₂f_B，频率成分的幅度通过和决定，其中J_n(β)为第一类n阶贝塞尔函数。

5.根据权利要求1所述一种无源定位和生命体征监测方法，其特征在于，目标直接反射径的出发角度估计值的计算方法如下：

假设S个方向图在路径l上的放大增益为P_l＝[p₁，...，p_s]，则其中A_l为S方向图上第l条径在接收端接收信号的幅度；

令x_s(θ)表示第s个方向图在θ方向上的增益，则X_s＝[x_s(θ1)，...x_s(θ_G)]表示第s个方向图在所有方向上的增益，X＝[X₁，...，X_S]^T即为S个方向图在所有方向上对路径的增益矩阵；

选择差异最小的方向为目标直接反射径的出发角度估计值：