基于太赫兹多普勒雷达的远距离生命微动信号检测方法.pdf

(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CN109805931A(43)申请公布日2019.05.28(21)申请号201910118890.9(22)申请日2019.02.18(71)申请人中电科仪器仪表有限公司地址266555山东省青岛市黄岛区香江路98号(72)发明人梁晓林邓建钦王沫朱翔(74)专利代理机构青岛智地领创专利代理有限公司37252代理人陈海滨(51)Int.Cl.A61B5/05(2006.01)A61B5/113(2006.01)A61B5/024(2006.01)A61B5/00(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图7页(54)发明名称基于太赫兹多普勒雷达的远距离生命微动信号检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于太赫兹多普勒雷达的远距离生命微动信号检测方法，具体涉及生命微动信号检测技术领域。该方法通过太赫兹多普勒雷达实时接收四路生命体反射回波信号，并通过多通道数字化仪对四路生命体反射回波信号进行数字化；抑制四路生命体反射回波信号中的静态杂波；对滤除静态杂波的四路生命体反射回波信号中的线性趋势项进行抑制；分别对滤除静态杂波和抑制线性趋势后的四路信号进行复信号解调等处理，利用集合经验模式分解对结果进行处理得到重构后的生命体征信号；对重构后的生命体征信号进行傅里叶变换，得到信号频谱；对谐波分量进行抑制，将带内谐波抑制后的频谱中的峰值分别作为呼吸频率与心率的估计值。CN109805931ACN109805931A权利要求书1/3页1.基于太赫兹多普勒雷达的远距离生命微动信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤①：通过太赫兹多普勒雷达实时接收四路生命体反射回波信号，并通过多通道数字化仪对四路生命体反射回波信号进行数字化，标记为I1，Q1，I2与Q2，储存在电脑中；步骤②：抑制四路生命体反射回波信号中的静态杂波；步骤③：对滤除静态杂波的四路生命体反射回波信号中的线性趋势项进行抑制；步骤④：分别对滤除静态杂波和抑制线性趋势后的四路信号进行复信号解调，最终得到两对解调后的信号，对解调后的信号进行对数处理，得到纯净的生命体征信号；步骤⑤：对步骤④中的信号进行互相关运算；步骤⑥：对步骤⑤中的信号进行均值滤波；步骤⑦：利用集合经验模式分解对步骤⑥的结果进行处理得到重构后的生命体征信号；步骤⑧：对重构后的生命体征信号进行傅里叶变换，得到信号频谱；步骤⑨：对谐波分量进行抑制。2.如权利要求1所述的基于太赫兹多普勒雷达的远距离生命微动信号检测方法，其特征在于，所述步骤①中的太赫兹多普勒雷达发射的太赫兹波为典型的单频正弦波信号，采用式(1)表示为：s(t)＝Acos(2πfct)(1)其中，A表示信号幅度，fc表示信号频率；在太赫兹多普勒雷达中，将倍频、射频上变频、再耦合的方式提供本振信号；通过线性的频谱搬移降低信号的非线性相位误差，降低系统数据补偿难度；在输出端与接收端增加三个极化器；接收端通过集成的多路混频单元，同时采集四路生命体反射回波信号；四路生命体反射回波信号即为两对I/Q信号；四路生命体反射回波信号被生命体的微动信号调制；I信号采用式(2)表示：Q信号采用式(3)表示：其中，d0表示太赫兹多普勒雷达与生命体之间的距离，mb与mh分别表示生命体的呼吸与心跳幅度，fb与fh分别表示生命体的呼吸与心跳频率，λ表示波长。3.如权利要求1所述的基于太赫兹多普勒雷达的远距离生命微动信号检测方法，其特征在于，所述步骤②中，静态杂波采用式(4)表示：其中，Bn表示生命体反射回波信号，n＝1,…,N，表示数字化的回波信号的样本点；为了抑制静态杂波，将数字化信号的每一个样本点分别减去式(4)的估计结果，表示为2CN109805931A权利要求书2/3页式(5)滤除静态杂波后的四路信号记为I11，Q11，I22与Q22。4.如权利要求3所述的基于太赫兹多普勒雷达的远距离生命微动信号检测方法，其特征在于，所述步骤③中，回波信号中的线性趋势项通过式(6)抑制：TT-1TTW1＝Bnn-X(XX)XBnn(6)T其中，Bnn为滤除静态杂波后的信号，X＝[x1,x2],x1＝[0,1,…,N-1],滤除静态杂波后的四路信号记为W1，W2，W3与W4。5.如权利要求1所述的基于太赫兹多普勒雷达的远距离生命微动信号检测方法，其特征在于，所述步骤④中，纯净的生命体征信号表示为式(7)和式(8)Y1＝ln[W1+jW2](7)Y2＝ln[W3+jW4](8)。6.如权利要求1所述的基于太赫兹多普勒雷达的远距离生命微动信号检测方法，其特征在于，所述步骤⑤中采用式(9)进行互相关运算：R＝E[Y1*Y2](9)。7.如权利要求1所述的基于太赫兹多普勒雷达的远距离生命微动信号检测方法，其特征在于，所述步骤⑥中采用点均