[发明专利]基于扇形分布式雷达的非接触式睡眠生命体征检测方法

说明书

本发明公开了一种基于扇形分布式雷达的非接触式睡眠生命体征检测方法，通过扇形分布式雷达，获得多个呼吸率和心率的检测结果，对多个检测结果进行融合，提高呼吸率和心率检测的准确性。步骤如下：获取分布式雷达输出的基带信号，识别并消除翻身体动信号；对分布式雷达输出的基带信号进行失衡校准和解调，得到N路解调信号；对N路解调信号进行呼吸信号与心跳信号分离，检测并获取N个呼吸率和N个心率；分别对呼吸率、心率检测结果进行加权融合，获取融合呼吸率和融合心率。本发明通过多个雷达结合的方式，能在不同的睡眠姿势下检测呼吸率和心率，并提高睡眠过程呼吸率和心率检测的准确性。本发明为睡眠健康检测提供一种非接触式的检测手段。

技术领域

本发明涉及分布式雷达技术领域，具体涉及一种基于扇形分布式雷达的非接触式睡眠生命体征检测方法。

背景技术

一直以来，人体的各项生理指标都要通过医院中的传统接触式测量设备来获取，测得的数据用来作为临床诊断和分析，从而判断人体的健康状态。而传统的测量设备，虽然其检测精度高，但是一般体型较为笨重且成本昂贵，操作步骤较为繁琐和复杂。随着人们健康意识的增强，对于健康检测的需求越来越多，市场上也出现了很多用于检测人体生命体征的便携式产品，如智能手表、智能手环、腕带式脉搏血压计等等，这些新型的便携设备都是无损无创的，比较安全，使得其可以用于日常居家健康检测。然而，因为其接触式的特性，使得其在普及的过程中有局限性：用户体验较差，特别是老年人群体，会觉得日常穿戴会带来诸多不便，不愿意配合；一些皮肤烧伤或者皮肤很敏感的用户无法使用；对于接触式的电极，其本身可能会影响用户的生理状态，对检测过程造成干扰，从而影响生命体征参数检测的准确性。

使用非接触式的方法来检测睡眠生命体征，成为了大势所趋。非接触式雷达可以满足人们对于居家健康检测、连续检测等需求，应用前景广泛。非接触式雷达通过发射电磁波照射目标并进行回波接收以获得目标距离、方位和运动速度、幅度等信息。人体的呼吸和心脏跳动将导致胸廓有规律的前后起伏，这些生理特征信息会调制在反射的电磁波中。非接触式医疗检测雷达通过发射电磁波，对接收回波进行下变频、滤波和解调等处理，从回波中提取和分离出有用的生理信息(主要包括呼吸和心跳信号)，从而监测人体生理体征参数变化。

目前检测较为准确的生物雷达一般造价较高、体型较大，一般存在于专业的实验室，不适合普及到居家环境。普通的低成本雷达适合用于居家健康检测。但是，目前将普通的低成本雷达应用于人体生命体征探测的相关研究大多数都是基于单雷达或者双雷达，测量精度比较有限，并且在睡眠过程中，如果发生睡姿的变化，雷达测量的信噪比会变得更低。因此，在保持较低成本并使其适合普及到普通家庭的需求驱动下，提高非接触式雷达生命体征检测的准确性，成为当下的研究热点之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于扇形分布式雷达的非接触式睡眠生命体征检测方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于扇形分布式雷达的非接触式睡眠生命体征检测方法，所述生命体征检测方法包括下列步骤：

S1、获取分布式雷达输出的基带信号，识别并消除翻身体动信号；其中，所述分布式雷达共有N个雷达，其中N≥4且N为偶数，固定在一个直径为1m的半圆环上，以半圆环的中点为界，左边N/2个雷达，右边N/2个雷达，每一边的N/2个雷达在1/4圆环上均匀分布，左右两边雷达布局对称；每个雷达都是单发单收的雷达，相互之间不会产生干扰；每个雷达都是独立工作的，都会同时输出I、Q两路基带信号，N个雷达共输出2N路基带信号；信号采集系统对雷达输出的基带信号进行采集并通过WiFi模块无线传输到上位机。

其中，基带信号的获取过程如下：

当雷达系统开始工作时，雷达发射天线会自动发射电磁波T(t)；发射电磁波T(t)照射到人体胸腔表面时，人体胸腔的呼吸心跳运动会对T(t)的相位进行调制，然后产生回波信号R(t)，并被雷达模块的接收天线自动接收到；