[发明专利]一种基于超宽带雷达的生命体征检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于超宽带雷达的生命体征检测方法及系统，涉及生命体征检测技术领域，获取超宽带雷达回波信号；对超宽带雷达回波信号进行去线性偏移、时域滑平均差值滤波、快速傅里叶变换、频域滑平均差值滤波和整体频域滑动平均滤波等滤波处理操作；对滤波后的频域信号进行谐波倍数循环检测，得到生命体征信号，其中包括待测者的位置信息、呼吸速率和心率等信息；最终在实时显示界面显示当前的生命体征信息和其过去变化曲线，本发明提高了呼吸和心跳频率的判别标准，能够准确的检测生命体距离雷达的位置以及呼吸心跳速率，并且能够实时检测并显示生命体征信息，在医疗保健、灾难搜救和特殊人群的生命体征检测方面有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及生命体征检测领域，特别是指一种基于超宽带雷达的生命体征检测方法及系统。

背景技术

生命体征检测在医疗保健领域是必不可少的环节。通过检测呼吸速率(Respiration Rate；RR)和心跳频率(Heart Rate；HR)，医疗人员可以为患者确诊临床疾病，并且可以通过生命体征指标监控病情。在婴幼儿和老年人的健康保健方面，用户检测生命体征指标可以观察身体变化和睡眠质量，起到预防保健的作用。目前最常见的生命体征检测是采用脉搏血氧仪等接触式传感器设备接触人体获取生命体征信息。然而对于烧伤患者或新生儿等不适合接触皮肤的用户来说，接触式生命体征检测设备无法使用。另外在长期监测的情况下，接触式生命体征检测设备存在使用不便、不舒适的问题。随着雷达技术的发展，基于超宽带雷达的非接触式生命检测技术解决了以上弊端，具有良好的发展前景和应用价值。

超宽带雷达(UltrawideBand；UWB)相对其他类型雷达来说具有低功耗、抗干扰、抗多径、穿透性好的特点。脉冲特性不仅能够实现低功耗性能，而且还允许高分辨率定位和感测，在隐藏活动物体的目标检测、识别呼吸心跳信号和近距离数据传输等应用方面有很大的优势。超宽带雷达在检测生命体征时，向被检测者发射一系列的短时低功率脉冲，然后被人体反射回来。由于呼吸和心跳引起胸壁的周期性运动，雷达回波信号携带有呼吸和心跳的相关信息。相关算法通过分析雷达回波信号可以提取被检测者的生命体征信息。

现有的技术存在许多弊端。例如中国专利号CN201810288607.2公开了一种基于超宽带雷达的人体呼吸速率和心率的测定方法，该方法对雷达回波信号中的一维时间序列信号进行巴特沃斯带通滤波，并通过Min-Max归一化方法增强信号；然后对增强的信号使用汉宁窗做平滑处理，并做快速傅里叶变换得到频域信号；最后提取呼吸和心跳区间的峰值作为呼吸和心跳频率。

但是，该方法存在以下弊端：

1、该方法只利用了呼吸和心跳的基波频率，当噪声和环境杂波较大时，相应频谱区间的峰值可能为噪声分量，因此实际测量时误差较大；

2、在心跳频谱区间中存在呼吸信号的谐波分量，并且呼吸谐波分量的幅值较大，因此在检测心率时，可能将呼吸谐波频率误判成心跳频率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于超宽带雷达的生命体征检测方法及系统，能够准确的检测生命体距离雷达的位置以及呼吸心跳速率，并且能够实时检测并显示生命体征信息。

基于上述目的本发明提供的一种基于超宽带雷达的生命体征检测方法，包括：

设置超宽带雷达参数；

发射脉冲信号；

接收被受试者反射回来的所述脉冲信号，获取回波信号，并转换所述回波信号为功率信号，回波信号为：

其中，其中p(τ)是脉冲信号，τ_d(t)＝2d(t)/c是与呼吸心跳相关的时间延迟，A为呼吸心跳的幅度，A_i为多径分量的幅度，τ_i为多径分量的相位延迟；

回波信号转换为功率信号的公式为：