[发明专利]一种基于距离频率聚类的多目标体征检测方法和装置

权利要求书

1.一种基于距离频率聚类的多目标体征检测方法，包括：

对来自UWB雷达的回波信号进行预处理；

对经预处理的信号进行归一化处理；以及

对经归一化处理的信号进行聚类提取特征信息。

2.根据权利要求1所述的基于距离频率聚类的多目标体征检测方法，其中，对回波信号进行预处理包括：

频域展开，将每一个距离门信号在频域上进行展开，并将信号的频域分为呼吸频段部分和心跳频段部分，接下来的相应处理都是针对呼吸频段部分和心跳频段部分分开进行的；

SVD降噪，对所述距离频率矩阵进行奇异值分解降噪，分解公式为：

R^fd＝U·Λ·V^H，R^fd∈A^K×N (1)

其R^fd为距离频率矩阵，U＝[u₁，u₂，...，u_k]，U∈A^K×K为K×K阶酉矩阵，其列向量为左奇异向量且相互正交；V＝[v₁，v₂，...，v_k]，V∈A^N×N为N×N阶酉矩阵，其列向量为右奇异向量且相互正交Λ∈B^K×N，除了对角线上其他元素都是0，对角线上的元素称为奇异值，并且由大到小排列，λ_i∈{λ₁＞λ₂＞…＞λ_K}，由于前面的奇异值包含了大部分的能量，决定用前90％能量的奇异值来近似描述矩阵，重构的距离频率矩阵如下：

其中，k为符合的最小值；

二值化处理，在SVD降噪之后挑选出潜在的目标频率值，对距离频率矩阵进行二值化处理，其公式为：

经过多次测试，最合适的阈值为每一频域范围内频率最大值的均值。阈值的确定公式为：

中值滤波，用中值滤波对距离频率矩阵进行处理，中值滤波的公式为：

其中：表示向下取整。

3.根据权利要/2所述的基于距离频率聚类的多目标体征检测方法，其中，对经归一化后的信号进行聚类提取特征信息包括：

提取归一化后的距离频率矩阵中值为1的点，并按照距离门、频率编号的数据集为并且

分别选取不同的k值进行二维聚类，其中聚类误差下降幅度最大的k就是被测目标的个数。

4.根据权利要求2所述的基于距离频率聚类的多目标体征检测方法，其中，在心跳频段进行频域展开之前，消除呼吸谐波的影响，先计算出高次呼吸谐波频率，利用带阻滤波器在0.83到3.3Hz滤除呼吸谐波，以提升测量的准确性。

5.一种基于距离频率聚类的多目标体征检测装置，包括：

预处理模块，用于对来自UWB雷达的回波信号进行预处理；

归一化处理模块，用于对经预处理的信号进行归一化处理；以及

聚类提取特征信息模块，用于对经归一化处理的信号进行聚类提取特征信息。