[发明专利]基于毫米波与物联网的室内定位与跌倒检测系统及方法

权利要求书

1.基于毫米波与物联网的室内定位与跌倒检测方法，其特征在于包括如下步骤：

S1，中央控制与处理模块控制DAC模块产生带有时间间隔的三角波输入到毫米波雷达，使毫米波雷达产生对应的三角脉冲频率波形；

S2，毫米波雷达接收回波，并与当前时刻的发送波做差频，返回的中频信号，通过ADC模块将模拟信号转为数字信号传给中央控制与处理模块；

S3，中央控制与处理模块对离散的中频信号做FFT，得到目标距离信息、加速度、角度；

S4，获取3D点云图，对其进行聚落处理，判断聚落的联合坐标，以确定目标位置；通过聚落联合加速度来判断人员跌倒；

S5，发现人员跌倒后，打开摄像模块，将所记录图像上传至服务器。

2.如权利要求1所述的基于毫米波与物联网的室内定位与跌倒检测方法，其特征在于所述步骤S3中，中央控制与处理模块通过加载在其上的中频信号处理系统，进行等间隔三角脉冲调制方式、目标距离与多普勒速度分离和匹配、加速度检测、到达角检测，包括如下步骤：

S31，执行上扫频信号满足：

f＝f₀+st

其中，f₀为发射机发射最小频率，s为频率上升斜率，t为时间，差频信号满足：

其中，f_up为斜率上升段，f_down为下降段，f_c为恒频段，R是目标距离，v为目标速度，c为波速，联立可得：

对中频信号扫频区段做短时二维FFT，得到关于速度的模糊频率与距离的联合矩阵，恒频段所得速度矩阵与扫频区段所得速度矩阵进行匹配；对所得速度距离矩阵进行聚落处理；

S32，目标加速度，利用相邻帧目标特殊点区速度做微分获得，将n个周期合为一帧，相邻帧时间间隔为t_c，前后帧速度分别为v₁、v₂，可得加速度为：

S33，目标到达角利用多天线相位差变化获得，采用一发多收的模式，到达角计算如下：

其中，d为接收天线之间的距离，d sin(θ)为2个RX天线接收的反射波的波程差，λ为波长；由到达角计算公式可知有如下约束：

3.如权利要求2所述的基于毫米波与物联网的室内定位与跌倒检测方法，其特征在于所述步骤S33中，RX天线为N根，获取N个相位构成的相位序列，再对相位序列进行2D-FFT，称为angle-FFT，在angle-FFT后，频域谱中出现n个峰值，n为大于0的整数，分别对应ω_n，有：

最大角分辨率为：

令θ＝0，即有θres为最大角分辨率以提高实时性；

俯仰角检测原理与方位角相同，区别在于：方位角检测接收天线排列方向为水平，俯仰角检测接收天线排列方向为垂直，算法可复用。

4.如权利要求1所述的基于毫米波与物联网的室内定位与跌倒检测方法，其特征在于所述步骤S4中，由于人在跌倒时，Z轴会有较大位移以及加速度变化，通过虚预警的方法设置上下门限进行多维度判断目标是否跌倒，加速度维：

a_za_TL

记录下满足此加速度变化坐标，对该座标上聚落类型进行判断，并将此时聚落平均高度变化与门限比对。