[发明专利]一种远距离非接触式的呼吸率估计方法、系统和存储介质

权利要求书

1.一种远距离非接触式的呼吸率估计方法，其特征在于，

步骤1，接收设备R从发射设备T接收射频信号，接收设备R具有两根或以上接收天线；

步骤2，每根接收天线包含多个子载波的信道状态信息，选择任意一根接收天线作为参考天线，将剩余的接收天线的每个子载波的信道状态信息与选定的参考天线对应的子载波的信道状态信息共轭相乘，构建不同天线每个子载波的新的信道状态信息数据，消除信号中的相位偏移；

步骤3，将一段时间窗口内的新的信道状态信息进行滤波平滑处理，消除噪声的影响，得到时域呼吸信号；

步骤4，根据一段时间窗口内的时域呼吸信号，对滤波后的时域呼吸信号进行特征分析得到每个子载波的新的信道状态信息的最优映射特征，从所有子载波中选择状态合适的子载波数据参与后续呼吸率估计；

所述对滤波后的时域呼吸信号进行特征分析得到每个子载波的新的信道状态信息的最优映射特征，包括：

提取一段时间窗口内的滤波后的信道状态信息的实部和虚部；将所述实部和虚部与不同的角度矢量进行内积，从而得到不同候选映射特征；其中角度θ的取值范围为0≤θπ；计算时间窗口内的不同候选映射特征的信噪比SNR，取其中信噪比最大的一种候选映射特征作为当前子载波的最优映射特征；

步骤5，根据选择好的子载波的最优映射特征，进行时频联合分析，最终确定观测目标的呼吸率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述射频信号为同一个发射设备的射频信号，发射设备包括商用WiFi设备。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述共轭相乘包括：采样接收设备R上的一对接收天线的射频信号，系统采样率为F_s，计算得到时刻t的子载波f上的信道状态信息，都是复数；假设H₁(t,f)为参考天线的信道状态信息；假设剩余的接收天线的信道状态信息分别是H₂(t,f)、……；针对剩余的接收天线的信道状态信息，构建新的信道状态信息，分别记作……；其中，……，其中*为共轭操作。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述将一段时间窗口内的新的信道状态信息进行滤波平滑处理包括：一段时间窗口大小为W，单位为秒；采用S-G滤波器，对得到的新的信道状态信息数据进行平滑处理，消除噪声信号的影响，得到滤波后的时域呼吸信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中，所述对滤波后的时域呼吸信号进行特征分析得到每个子载波的新的信道状态信息的最优映射特征，包括：

步骤41，提取一段时间窗口内的滤波后的信道状态信息的实部I(t,f)和虚部Q(t,f)；一段时间窗口大小为W，单位为秒；时间窗口内的信道状态信息即该时间区间内的所有采样点，即为t-W秒到t秒之间的采样点；系统采样率F_s，所以时间窗口内的采样点共有W×F_s个；

步骤42，对W秒内的实部I＝[I(t-W+1/F_s),I(t-W+2/F_s),...,I(t)]和虚部Q＝[Q(t-W+1/F_s),Q(t-W+2/F_s),...,Q(t)]通过与不同的角度矢量[cosθ,sinθ],0≤θπ进行内积；上述实部和虚部公式为了表示方便，省去f；从而得到不同候选映射特征y(t,θ)＝I(t)cosθ+Q(t)sinθ，其中0≤θπ；

步骤43，假设当前子载波的序号为k，计算时间窗口内的不同候选映射特征的信噪比SNR，取其中信噪比最大的一种候选映射特征作为当前子载波的最优映射特征Y_k(t)＝[y_k(t-W+1/F_s),y_k(t-W+2/F_s),...,y_k(t)]。