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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112137604A(43)申请公布日2020.12.29(21)申请号202011139152.1(22)申请日2020.10.22(71)申请人温州大学地址325000浙江省温州市瓯海区东方南路38号温州市国家大学科技园孵化器(72)发明人徐玉李琪(74)专利代理机构温州名创知识产权代理有限公司33258代理人陈加利(51)Int.Cl.A61B5/0205(2006.01)A61B5/00(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图4页(54)发明名称一种基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法及系统(57)摘要本发明提供一种基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法,包括获取雷达探测人体呼吸时所生成的I/Q信号;对I/Q信号进行校正;对校正后的I/Q信号进行解调,得到呼吸和心跳所引起的胸腔速率时域信息;利用差分进化算法,在胸腔速率时域信息上拟合出呼吸和心跳的相关信息。实施本发明,能克服现有技术所存在的问题,准确计算出呼吸和心跳的振幅、频率、相位等信息,提高雷达生命特征提取的性能。CN112137604ACN112137604A权利要求书1/4页1.一种基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法,其特征在于,包括以下步骤:获取雷达探测人体呼吸时所生成的I/Q信号;对所述I/Q信号进行校正;对校正后的I/Q信号进行解调,得到呼吸和心跳所引起的胸腔速率时域信息;利用差分进化算法,在所述胸腔速率时域信息上拟合出呼吸和心跳的相关信息。2.如权利要求1所述的基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法,其特征在于,所述对所述I/Q信号进行校正,得到校正后的I/Q数据的步骤具体包括:对所述I/Q信号的相位偏移进行消除;以及对消除相位偏移后的I/Q信号的直流分量和增益误差进行消除。3.如权利要求2所述的基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法,其特征在于,所述对所述I/Q信号的相位偏移进行消除的步骤具体包括:第一步、对所述I/Q信号取n个数据采样点,记为X=[I1,I2,I3...In],Y=[Q1,Q2,Q3...Qn];其中,X和Y分别表示为所采集到的I/Q两路通道中的n个数据采样点;AI和AQ表示I/Q两路的幅值,DCI和DCQ表示I/Q两路的直流偏置,xr(t)表示呼吸引起的周期性胸廓位移,xh(t)表示心跳引起的周期性胸廓位移,λ表示雷达信号波长,φ(t)表示I/Q信号的相位差;第二步、根据n个数据采样点在I/Q通道的数据平面图形成的椭圆形状,得到下列椭圆方程:I2+A×Q2+B×IQ+C×I+D×Q+E=0;第三步、将所取得n个数据代入椭圆方程中,令得到(A,B,C,D,E)=(MTM)-1MTb;第四步、计算其中,φ为I信号与Q信号相位偏移之差;第五步、根据相位偏移差φ,计算其中,Ic和Qc为消除相位偏置之后的I/Q信号。2CN112137604A权利要求书2/4页4.如权利要求3所述的基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法,其特征在于,所述对消除相位偏移后的I/Q信号的直流分量和增益误差进行消除的步骤具体包括:第一步、对要估计的参数进行初始化C=[010]T,并初始化估计误差协方差矩阵P=1000*W,其中W为三维单位矩阵;第二步、取S个Ic,Qc数据,构建矩阵,其中S为n;令TT第三步、依次取出矩阵H,N的值来计算增益矩阵K=P×Nj/(1+Nj×P×Nj);其中Nj为上述步骤计算出来的矩阵N的第j行,j=1,2...,S-1;并且更新估计误差协方差P=(W-K×Nj)×P,计算估计参数C=C+K×(Hj-Nj×C);第四步、计算完S个Ic,Qc数据后,得到S个I/Q数据的最终参数估计值C;保存估计的椭圆零点DCI,DCQ,以及比例系数值a,DCI=C(1),DCQ=C(3)/C(2),其中,C(1),C(2),C(3)均为C的分量,DCI表示I信号的零点偏移,DCQ表示Q信号的零点偏移,a表示I信号与Q信号增益的比值;第五步、根据公式对消除相位偏置之后的I/Q信号中Ic和Qc进行校正;其中,I’表示去除直流偏移后的I信号数据,Q’表示去除直流偏移后的Q信号数据;第六步、根据公式可以消除增益误差,其中AI和AQ是I/Q两路的幅值,增益误差比值a=AI/AQ,在执行解调算法时利用增益误差比值a,消除AI和AQ;其中,表示为最终校正后的I/Q信号数据。5.如权利要求4所述的基于连续波多普勒雷达的呼吸心跳检测方法,其特征在于,所述对校正后的I/Q信号执行解调算法,得到呼吸和心跳所引起的胸腔速率时域信息的步骤具体包括:对位移函数求导:3CN112137604A权利要求书3/4页其中分别为I信号和Q信号对时间t的导数;在数字领域使用二阶差分代替微分:Δt为采样时间