[发明专利]一种基于毫米波雷达的生命信号监测方法

说明书

本发明公开了一种基于毫米波雷达的生命信号监测方法，包括数据获取模块，其包括毫米波雷达，所述毫米波雷达发射调频信号，人体胸腔反射回波信号，通过毫米波雷达集成的混合器和采样器最终将数据传输到数据处理模块；数据处理模块，通过背景噪声滤除、相位提取、呼吸心跳分离、呼吸心跳重建、距离频率分离和降低计算量方法，对数据获取模块发送的数据中的中频信号进行处理，获得心率、呼吸和人体胸腔位移距离；后续应用模块，通过多进程实时采集数据和处理数据，并将数据上传至云服务器，利用GUI将心率、呼吸和人体胸腔位移距离可视化，方便监护人员随时查看。

技术领域

本发明涉及生命体征监测领域，尤其涉及到一种基于毫米波雷达的生命信号监测方法。

背景技术

近年来，中国人口老龄化快速发展，65岁及以上人口的数量和在总人口中所占比例不断提高，预计在2022年中国将由老龄化社会步入老龄社会。随着老龄化现象的不断加剧，老人赡养问题正受到越来越多的关注，如何为老人健康预警也成为一大课题。如果能够对老人的生命体征信号进行实时、长期地监测，就将有助于为老人建立健康基线，并且在老人健康恶化时向老人与医生发出预警，表明可能需要进一步的医疗护理。

主要的生命体征信号包括体温、心率、呼吸频率和血压。其中，心率是衡量人体生理和心理状态的一个关键指标，心率的变化能够反映出人的身体或者精神的重大变化。心脏将人体血液循环中的脱氧血液循环通过肺部，并通过主动脉将新氧化的血液泵入人体的过程称为心动周期，心率就是心动周期的频率。心率的测量方法主要包括心电图法和脉搏波描记法，前者需要在被测目标的胸口贴上电极，后者需要光学或者压力传感器贴在皮肤上进行测量。呼吸频率同样是一个重要的生命体征，通过呼吸人获得足够的氧气并排出二氧化碳以此维持生命，而且呼吸异常是许多疾病的症状。呼吸频率的测量可以通过测量呼吸时口鼻处的气体流量或者测量呼吸过程中胸腹部的胀缩实现，常用的方法如电阻抗体积描记法和应变测量法都需要在胸腹部贴电极或者应变传感器。

上述的心率、呼吸频率检测方法所需设备都是接触式检测设备，长时间或者在睡觉时佩戴设备往往会使用户感觉不适，而且接触式检测设备一般只对单人适用，无法应对多人同时检测的场景。

因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于毫米波雷达的生命信号监测方法，可以长时间利用毫米波雷达非接触式监测老人的心跳呼吸，为老人的健康情况恶化做出及时的预警，帮助老人获得及时的医疗护理，以解决现有技术中存在的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于毫米波雷达的生命信号监测方法，包括

数据获取模块，其包括毫米波雷达，所述毫米波雷达发射调频信号，人体胸腔反射回波信号，通过毫米波雷达集成的混合器和采样器最终将数据传输到数据处理模块；

数据处理模块，通过背景噪声滤除、相位提取、呼吸心跳分离、呼吸心跳重建、距离频率分离和降低计算量方法，对数据获取模块发送的数据中的中频信号进行处理，获得心率、呼吸和人体胸腔位移距离；

后续应用模块，通过多进程实时采集数据和处理数据，并将数据上传至云服务器，利用GUI将心率、呼吸和人体胸腔位移距离可视化，方便监护人员随时查看。

进一步的，所述数据获取模块采用长短窗的模式，长窗具有100个frame的数据用于呼吸心跳监测，短窗具有20个frame数据用于距离判断；根据先进先出的原则，数据流入和流出的数量相等，使得长短窗得到更新。

进一步的，所述人体胸腔位移距离采用两个三角函数的叠加，数学公式建模：

x(t)＝d₀+A_Rsin(2πf_Rt)+A_Hsin(2πf_Ht)