CN114732390B 一种基于调频连续波雷达的非接触式心率变异性监测方法 （浙江大学）

一种基于调频连续波雷达的非接触式心率本发明公开了一种基于调频连续波雷达的采集雷达回波信号；依次采用混频和FFT对雷达检测的方法对各次心跳之间分割点的位置进行度信号进行精密分割，得到各次心跳的心跳间2S1：向监测对象所在区域发射周期性的线性调S5：通过计算短时平均功率以对所得加速度信号进S6：基于步骤S5中估计得到的各次心跳之间分割点S3-1：对于接收到的第n个雷达回波信号，经过步骤S2预S3-3：对所得序列Φk解缠绕并通过快速傅里叶变换计算其频谱，统计其在心跳频段S6-1：基于步骤S5中所得各次心跳周期分割点的位置的估计值t，将加速度信号序列3S6-5：重复步骤S6-3～S6-4以计算每组分割点2.根据权利要求1所述的基于调频连续波雷达的非接触式心率变异性监测方法，其特3.根据权利要求1所述的基于调频连续波雷达的非接触式心率变异性监测方法，其特4.根据权利要求1所述的基于调频连续波雷达的非接触式心率变异性监测方法，其特根据公式提取反映监测对象心脏部位与接收天线阵列间距离变化的相位序列{Rm}的第(m+1)项，Rm为体动信号序列{Rm}的第m项，Rm-1为体动信号序列{Rm}的第(m-1)5.根据权利要求1所述的基于调频连续波雷达的非接触式心率变异性监测方法，其特L2表示在计算平均功率时选取了不同的时间窗长度，R,(m)表示在m时刻L14长度邻域内加速度信号的平均功率；B,(m)表示在m时刻L2长度邻域内加速度信号的平均5具体的基于调频连续波雷达的非接触式心率[0008]S2：依次采用混频和快速傅里叶变换的方式对所采集的雷达回波信号进行预处6[0023]根据公式提取反映监测对象心脏部位与接收天线阵列间距离变化的相位序列解缠绕后获得对应的体动信号序列{Rm}；其中，λ为所发射调频连续脉冲的波号序列{Rm}中的第m+1项，Rm为体动信号m-1项。7和L2表示在计算平均功率时选取了不同的时间窗长度，R,(m)表示在m时刻L1长度邻域内加速度信号的平均功率；B,(m)表示在m时刻L2长度邻域内加速度信号的[0036]所得ti即是各次心跳之间的分割点在序列中对应的下标；其中I表示找到极大值[0042]计算时通过插值保证S6-1中各个加速度信号的片段长度8[0058]如图1所示，本发明提供了一种基于调频连续波雷达的非接触式心率变异性监测[0061]S2：依次采用混频和快速傅里叶变换(FFT)的方式对所采集的雷达回波信号进行9[0074]根据公式提取反映监测对象心脏部位与接收天线阵列间距离变化的相位序列解缠绕后获得对应的体动信号序列{Rm}；其中，λ为所发射调频连续脉冲的波的序列Φk[0085]对该序列进行FFT求得其频谱，并据此计算其在心跳频段[0.8Hz,2Hz]的总能量pp选取每个预处理后的频谱中的第p项并按照上述反正切函数提取其相位，即可得到一个相[0090]所述监测对象心跳信息的提取是通过对监测对象的体动信号序列{Rm}计算二阶[0095]对心跳信号的分割首先通过计算功率对上述得到的加速度信号序列{am}进行平[0106]基于上述估计得到的各次心跳分割点所在位置t，对加速度信号序列{am}进行截断[0116]当某一截断"Iasl与模板Template长度不同时仍然通过插值使该截断的长度与模[0117]反复调整分割点S直到在当前模板信号下D取值达到最小；记此时的分割点集为S1[0130]S2采用混频和FFT的方式对雷达回波信号进行预处理，混频输出为一个中频信号[0135]最后对混频输出的中频信号进行FFT，得到频谱中不同频率的成分即代表不同距[0137]S3-1对于接收到的第n个雷达回波信号，经过预处理后通过如下反正切函数的方[0140]S3-2选取长度为T的时间窗并依次按照S3-1中的方法处理时间窗中的所有雷达回[0142]S3-3对S3-2中的序列Φk解缠绕并通过FFT计算其频谱，统计其在心跳频段[0143]S3-4遍历k并找到Ek的最大值，并据此确定监测对象心脏部位相对于雷达天线的[0144]S4根据提取反映监测对象心脏部位与天线阵列间距离变化的相位序列[0152]对S4中得到的加速度信号序列{am}进行平滑，得到平滑后的心跳信号序列{Ym}，m}应为一个类正弦信号。[0153]S5-2对于平滑后的心跳信号序列{Ym},通过峰值检测的方式找出其所有的极大值数[0157]S6-1基于S5中得到的各次心跳周期分割点的估计值t，将加速度信号序列{am}进[0159]S6-2对S6-1中加速度信号片段进行平均，得到心跳加速度信号的模板信号[0168]通过插值保证每个截断ssl与模板Template长度相同。[0170]重复S6-3～S6-4所述过程计算每组分割点集对应的