[发明专利]基于毫米波信号的心跳检测方法及系统

说明书

本说明书提供的基于毫米波信号的心跳检测方法及系统，利用毫米波传感器向目标用户发射连续调频波信号并接收回波信号，得到中频信号，并从中频信号中提取相位信号，利用相位信号对目标用户因心跳运动引起的胸腔微小振动进行捕捉。所述方法和系统可以基于层次变分模态分解模型对相位信号进行至少一次模态分解，以去除干扰信号对心跳信号的影响，从而获取细粒度的心跳信息。每一次变分模态分解的输入信号是上一次变分模态分解的输出信号。在每一次变分模态分解的过程中，所述方法和系统基于当前变分模态分解的输入信号计算出对应的初始参数，从而使优化结果更准确、收敛速度更快，提高变分模态分解的精确度，进一步提高心率检测的精度。

技术领域

本说明书涉及心跳感知技术领域，尤其涉及一种基于毫米波信号的心跳检测方法及系统。

背景技术

作为关键的心跳，心率是人们健康状况的重要指标，心率的变化可以反映人心肺健康状况。随着人们生活水平的提高，无接触式的健康检测的需求也越来越大。毫米波雷达以其结构简单、成本低、功耗低、具有高距离分辨率和高速度分辨率，可检测出毫米级微动信号的检测优势，广泛用于生命信号(呼吸及心跳信号)的检测。由于毫米波信号的灵敏度较高，用户的其他行为以及环境干扰都会对心率检测结果造成影响。而目前的毫米波雷达检测心率的技术只能在相对静止的环境下得到粗略的心率信息。

因此，需要提供一种精度更高的基于毫米波信号的心跳检测方法及系统，以对心率进行细粒度检测。

发明内容

本说明书提供一种精度更高的基于毫米波信号的心跳检测方法及系统，以对心率进行细粒度检测。

第一方面，本说明书提供一种基于毫米波信号的心跳检测方法，包括：获取毫米波传感器采集的目标用户的目标信号，所述毫米波传感器被配置为发射由调频连续波信号构成的发射信号，并接收所述目标用户反射回的回波信号，所述目标信号包括所述发射信号和所述回波信号混频后得到的中频信号；对所述目标信号进行频谱分析，确定所述目标信号的相位信号；将所述相位信号输入层次变分模态分解模型中进行至少一次变分模态分解，将所述相位信号中的干扰信号与所述目标用户的心跳信号分离，所述层次变分模态分解模型包括串联连接的至少一层变分模态分解层，所述至少一层变分模态分解层中的每层变分模态分解层的输入信号为相邻的上一层变分模态分解层的输出信号，所述每层变分模态分解层的初始参数是基于当前变分模态分解层的输入信号得到的；以及输出所述心跳信号。

在一些实施例中，所述对所述目标信号进行频谱分析，确定所述目标信号的相位信号，包括：对所述目标信号进行傅里叶变换，得到频域信号；以及基于所述频域信号的实部和虚部，确定所述相位信号。

在一些实施例中，所述初始参数包括初始频率中心以及初始带宽限制，所述初始频率中心是基于所述当前变分模态分解层的输入信号的频率得到的，所述初始带宽限制是通过预先训练好的分类模型对所述当前变分模态分解层的输入信号计算得到的。

在一些实施例中，所述分类模型是基于多个样本用户的样本相位信号对应的样本特征数据以及带宽标签训练得到的，所述样本特征数据包括最大值、最小值、方差、标准差、信号能量、峰值位置中的至少一个。

在一些实施例中，所述每层变分模态分解层包括参数生成模型以及变分模态分解模型，所述参数生成模型被配置为基于所在的变分模态分解层的输入信号生成对应的所述初始参数，所述参数生成模型的输入信号为所在的变分模态分解层的输入信号，所述参数生成模型的输出信号为所在的变分模态分解层对应的所述初始参数；以及所述变分模态分解模型被配置为基于所述参数生成模型的输出信号，对所在的变分模态分解层的输入信号进行变分模态分解，所述变分模态分解模型的输入信号为所在的变分模态分解层的输入信号以及所述参数生成模型的输出信号。

在一些实施例中，所述变分模态分解模型分解的模态分量为2，分别为包括所述心跳信号的第一信号以及不包括所述心跳信号的第二信号，所述变分模态分解模型的输出信号为所述第一信号，所述干扰信号包括所述第二信号。