[发明专利]一种基于LFMCW毫米波的生命体征检测系统

说明书

本发明公开本发明公开了一种基于毫米波雷达的生命体征检测系统，包括毫米波前端系统，毫米波信号处理系统，任务控制系统，PC端主机。毫米波前端系统和数字信号处理系统的ADC缓冲器互联，毫米波前端系统通过两个天线发射和接收信号，获得原始数据，原始数据经过模数转换器(ADC)将模拟信号转化为数字信号，并传入到数字信号处理系统的ADC缓冲器，随后数字信号处理系统对ADC缓冲器接收到数字信号使用相位获取、相位展开、带通滤波以及频谱估计等方法检测心跳和呼吸的频率；数字信号处理系统通过任务控制系统将检测的数据发送给PC端主机来显示；PC端主机通过任务控制系统来为数字信号处理系统配置参数。

技术领域

本发明涉及一种基于LFMCW毫米波的生命体征检测系统，属于数字信号处理技术领域。

背景技术

在过去的几十年里，人们一直致力于研究呼吸，心跳，体温等生理信号的检测，并取得一定的成就，尤其是电或机械传感器已经得到了广泛的应用，例如医院采用的心电图装置。但是，这种接触性传感器在使用上有一定的限制，比如说对于受到严重烫伤或者严重烧伤或情绪不稳定的患者，这种接触式传感器难以及时，直接进行，并且可能产生刺激，给患者造成二次伤害且影响检测结果。随着科技的发展，人们对于远程非接触性检测的需求日益提高，基于LFMCW毫米波的生命体征检测得到了广泛的应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于LFMCW毫米波的生命体征检测系统，克服现有接触式生命体征检测技术的不足。主要包括毫米波前端系统，数字信号处理系统，任务控制系统，PC端主机；

毫米波前端系统与数字信号处理系统的ADC缓冲器互联，数字信号处理系统通过任务控制系统将检测的数据发送给PC端主机来显示；PC端主机通过任务控制系统(3) 来为数字信号处理系统配置参数。

所述毫米波前端系统、数字信号处理系统，任务控制系统的基础开发板为IWR1642BOOST。

所述毫米波前端系统采用1×1天线阵列作为毫米波发送和接收器；接收器接收毫米波信号经过低噪声放大器后与发送器发送的信号混频，再通过中频电路产生IF信号， IF信号输入模数转换器，转化成数字信号，并传入到数字信号处理系统的ADC缓冲器中。

所述数字信号处理系统包括600MHZ C674x DSP，所述DSP提供丰富的浮点定点指令集，支持用户编程，实现完全可靠的算法处理。主要用于处理原始ADC信号，检测到目标并获取目标的距离信息。

所述任务控制系统包括200MHZ用户可编程ARM处理器；ARM主要用于控制处理器子系统，用于内置校准和监控，控制外设，实现更高层算法。

所述数字信号处理系统和任务控制系统通过mailbox进行通信。

所述的毫米波目标测距算法，呼吸，心跳信号形成算法和呼吸率心跳率估计算法分别为距离FFT算法、改进的相位处理方法和改进的频谱估计方法。

一种基于LFMCW毫米波的生命体征检测系统的运行方法，包括步骤：

(1)毫米波前端系统和数字信号处理系统的ADC缓冲器互联，毫米波前端系统(1)通过天线发射和接收信号，获得原始数据；

(2)原始数据经过模数转换器(ADC)将模拟信号转化为数字信号，并传入到数字信号处理系统的ADC缓冲器；

(3)数字信号处理系统对ADC缓冲器接收到数字信号检测心跳和呼吸的频率；

(4)数字信号处理系统通过任务控制系统将检测的数据发送给PC端主机(4)来显示；PC端主机通过任务控制系统来为数字信号处理系统配置参数。

步骤3所述的检测心跳、呼吸的频率，具体为数字信号处理系统对ADC缓冲器接收到数字信号使用相位提取、相位展开、带通滤波以及频谱估计等方法检测心跳和呼吸的频率。