CN119403483A 用于非接触式生命体征监测的方法和系统 （Iee国际电子工程股份公司）

2024.12.20PCT/EP2023/0675342023.06.27WO2024/003086EN2024.01.04本发明涉及一种用于使用雷达传感器系统其中：所述发射机(2)利用雷达辐射(30)照射收机(3)根据来自所述至少一个身体区域的经反射的辐射(11)生成(110)接收机信号；处理设备效的手段，本发明提供处理设备(5)基于位移信号应用自适应非线性最小二乘方法来计算(250)每个频率估计对应于第一振荡运动的多个谐波fr3)计算(300)用于第一振荡运动的第一经估计21.一种用于使用雷达传感器系统(1)进行生命体征监测的方法，所述雷达传感器系统所述发射机(2)利用雷达辐射(30)照射(100)人(20所述接收机(3)根据来自所述至少一个身体区域的经反射的辐射(31)生成(110)接收所述处理设备(5)基于所述接收机信号针对多个处理窗口中的每个处理窗口生成位移其中，所述处理设备(5)基于所述位移信号应用自适应非线性最小二乘方法来计算4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述第一经估计的基频(fh)，使得所述第一经估计的基频(fh)对应于所述频率估计(fr1、r3)中的一个频率估计。相信号和所述正交信号执行(130)至少一维离散傅立叶变换，以获得多个位置仓中的每个位置仓的慢时间信号，所述位置仓中的每个位置仓对应于相对于所述发射机(2)的至少一位置仓的单仓位移信号进行组合(170)以方法是基于对所述位移信号与具有针对至少一个振荡运动中的每个振荡运动的多个谐波所述位移信号的快速傅里叶变换的成本函数来计算(220,250)一个振荡运动的至少一个频312.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理设备(5)使用个处理窗口中计算的经估计的基频来定义针对在稍后处理窗口中的频率的搜一个处理窗口计算(310)包括基于至少一个先前处理窗口的经预测的基频的预测状态，以及根据所述经预测的基频与所述频率估计之间的比较来选择(300)一个频率估计作为所述接收机(3)，其用于根据来自所述至少一个身体区处理设备(5)，其被适配为基于所述接收机信号针对多个处理窗口中的每个处理窗口其中，所述处理设备被适配为基于所述位移信号应用4[0002]对生命体征的连续监测在对影响患者健康的状况的早期检测中起着至关重要的demodulationwithDCoffsetcompensationinquadratureDopplerradarreceiversystems,”IEEETransactionsonpp.1073_1078,2007)和来自被监测[0005]心跳信号中来自呼吸的谐波干扰已经被广泛报告为基于雷达的生命体征监测中[0006]为了避免这种干扰，已经提出了根据基于谐波的心率估计的概念的方法(参见DomainHarmonicSignatures,”IEEETransactionsonAerospaceandElectronic5主要使用心跳信号的二次谐波(secondharmonic)来执行估计。一次谐波(first[0007]为了改善用于估计的SNR，等人已经提出了一种用于呼吸速率监测的非线性最小二乘(NLS)方法(参见G.Beltrio,R.Stutz,F.Hornberger,W.A.Martins,D.Tatarinov,M.Alaee_Kerahroodi,U.Lindner,L.Stock,E.Kaiser,S.Goedicke_Fritz,U.Schroeder,B.S.M.R.,andM.Zemlin,“Contactlessradar_basedbreathingmonitoringofprematureinfantsintheneonatalintensivecareunit,力[0008]当在较大带宽的情况下在较高频率处操作时，雷达距离分辨率可以小于几厘米。“RemoteMeasurementofHumanVitalSignsBasedonJoinIEEEAccess,vol.8,pp.68514_68524,2020)，他们注意到来自人体的不同部分的生理运人提出单独独立地处理每个距离仓，并且最后组合若干分离的心跳分量以用于后续频率估61GHz和300GHz之间。辐射可以是连续波(CW)、相位调制连续波(PMCM)、频率调制连续波(FMCW)、超宽带波(UWB)或其它合适的波形。来自发射机的辐射照射人的至少一个身体区电信号，或者是由于经反射的辐射的到达接收机的天线的部分而由接收机生成的电信号。及基于频率估计来计算用于第一振荡运动的第一经7[0017]第一振荡运动是上述振荡运动中的一个振荡运动，通常元应用自适应非线性最小二乘(NLS)方法89滤波器可以在0.1Hz和3Hz之间是可渗透的，而用于心跳运动的合适的带通滤波器可以从信号的模型可以写为(参见M.G.ChristensenandA.Jakobsson,“Multi_pitchkkk中的所有频率)是不同的并且被很好地分离，则独立地求解针对每个振荡运在某些条件下，这至少近似等同于使上述模型函数与位移信号之间的差最小化。如到的经估计的基频来定义用于基频和高次谐波的搜索区域。这极大地有助于减少计算负[0049]一个实施例规定处理设备针对至少一个处理窗口计算包括基于至少一个先前处预测的第一时间导数(firsttimederivative)和经预测的第二时间导数。后两者对应于f″测状态。根据当前状态在第m个处理窗口处，定义为[0068]可以利用预定义的Q和R矩阵，以及具有协方差P0,0的初始状态来对算法初始[0075]如果没有频率估计落在门控内，则全部被丢弃并且然后将Kalman增益设置为[0078]接收机，其用于根据来自至少一个身体区域的经反射的辐射适配至少一个搜索区域，以及基于频率估计来计算用于第一振荡运动的第一经估计的基[0089]图1示意性地示出了根据本发明的用于生命体征监测的方法的第一实施例的设置。在该方法中使用的用于呼吸监测的雷达传感器系统1包括连接到单个天线4的发射机2[0091]接收机3根据来自胸部区域21的反射信号11生成接收机信号。胸部区域21经历身信号然后被提供给处理设备5的模数转换器(ADC)6，模数转换器(ADC)6还生成同相信号bI[0099]为了利用这一点并改进在进行估计之前的SNR，处理单元2的相关器9执行慢时间[0103]使用等式1的模型函数，呼吸频率估计器13以及心跳频率估计器14通过使以下成它将根据呼吸速率随时间的变化而自适应地改变。步骤220和230组成ANLS呼吸频率估计[0107]在由心跳频率估计器14和频率选择器15执行的ANLS心跳频率估计240中计算经估[0111]在步骤310中，更新状态向量根据等式18_20(尽管也可以使