[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

说明书

本发明公开了基于毫米波与物联网的室内定位与跌倒检测系统及方法，系统包括：中央控制与处理器及与其相连的DAC模块、ADC模块、毫米波雷达模块、WiFi模块、摄像模块、数据储存模块，中频信号处理系统加载在处理器上；方法包括：S1，处理器控制DAC产生带有时间间隔的三角波并输出；S2，毫米波雷达获取波形，将电压变化转为频率变化，向外发送变频波；S3，毫米波雷达接收回波，并与当前时刻的发送做差频，返回中频信号；S4，ADC接收中频信号，解析后返回给处理器；S5，处理器对离散的中频信号做FFT，得到目标距离信息、加速度、角度；S6，发现目标跌倒后，打开摄像头，将所记录图像通过WiFi上传服务器。

技术领域

本发明涉及定位与检测技术领域，尤其是涉及基于毫米波与物联网的室内定位与跌倒检测系统及方法。

背景技术

随着我国人民物质需求的提高，人们愈加重视提高生活品质以及保护隐私。在无人监护领域，如跌倒检测，市场常见解决方案为可穿戴设备或摄像头监控。毫米波雷达设备检测精度高，受环境影响小，相较于可穿戴设备，不需要使用者额外佩戴装置，更方便舒适，且不受使用环境限制，且很好地保护用户隐私，具有明显优势；相较于单独使用监控摄像头，该系统仅在目标跌倒时控制摄像头开启做辅助判断，在更好的保护个人隐私的前提下能够实现对目标安全状态的监控。在特殊环境下，如有大量水雾和蒸汽的浴室、洗手间，传统的视觉方法判断人员跌倒受此类极端环境影响大，且在普通场景下无法保护个人隐私；佩戴设备会因忘记佩戴而失效，舒适程度也有限，其定位与目标状态检测的精度及效率均不理想。

发明内容

为解决现有技术的不足，实现提高检测精度及检测效率的目的，本发明采用如下的技术方案：

基于毫米波与物联网的室内定位与跌倒检测方法，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。

采用毫米波雷达进行跌倒检测，提高了环境容忍度，增强隐私保密性；采用带有时间间隔的三角波调制毫米波雷达，可以将中频信息中距离维度与速度维度分离开；采用摄像头只在有人跌倒时打开，可以了解跌倒者受伤程度。

进一步的，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，利用三角脉冲频率波形调制，具有将距离与多普勒频移分离的优势，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：