[发明专利]基于FMCW雷达的人体心跳频率检测方法及装置

说明书

本发明提供的基于FMCW雷达的人体心跳频率检测方法及装置，通过对反映心跳信号的雷达信号相位进行帯通滤波，并使用峰值间隙检测的方法来估计心跳的频率，提高心跳信号检测的检测精度。且进一步地，本发明还根据反映心跳信号的雷达信号的能量的大小来判断所获取的信号是否被呼吸和身体的抖动干扰，导致其信噪比过小时将其剔除，从而进一步提升后续心跳频率计算的准确性。

技术领域

本发明涉及雷达目标检测与信号处理领域，尤其涉及一种基于FMCW雷达的人体心跳频率检测方法及装置。

背景技术

目前，毫米波雷达应用的主要焦点是针对汽车市场，但在广泛的工业和医疗保健领域的几个潜在应用领域也在积极研究中。毫米波雷达目前正在探索用于许多医疗和诊断应用，从癌症成像到葡萄糖监测。一个新兴的应用领域是远程非接触监测人体生命体征。这在几种情况下很重要，例如监测一屋子睡觉的老人或醉的人，以低成本诊断危及生命的情况；在危重患者中，非接触测量可能更可取，如在新生儿病房的婴儿和烧伤受害者；为司机监测检测司机嗜睡和嗜睡，以避免汽车事故；在检测人埋在紧急事故情况下或躲起来解决安全情况等，并且基于雷达的非接触式生命体征检测技术具有远距离和非接触等特点，在医疗监护领域有广阔的应用前景。

FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave Radar，调频连续波雷达)雷达人体心跳信号检测是利用雷达信号的相位对人体胸腔运动比较敏感的特性，去检测心跳信号，并对心跳频率进行估计。但由于呼吸信号及其谐波的干扰，以及人体自身抖动的影响，因此，如何对信号处理对准确的提取心跳频率准确性至关重要。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种基于FMCW雷达的人体心跳频率检测方法及装置，以实现心跳频率快速准确的提取。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于FMCW雷达的人体心跳频率检测方法，包括：

S101：对经过A/D采样后的FMCW雷达中频信号进行快速傅里叶变换得到离散频谱R_i(1,n)，其中n为每帧采样的点数,i为第i帧；所述FMCW雷达中频信号为将FMCW雷达发射至待检测人体的胸腔的FMCW雷达信号，以及所述FMCW雷达信号自所述人体的胸腔反射回的FMCW雷达回波信号进行混频处理后得到的信号；

S102：根据所述离散频谱R_i(1,n)，获取所述人体距所述FMCW雷达的距离所对应的距离门矩阵d_i；

S103：将所述d_i作为所述离散频谱R_i(1,n)行方向上的索引，计算所述离散频谱R_i(1,n)在d_i列的信号的相位信号并对所述相位信号进行解缠绕，得θ(i)；

S104：对所述θ(i)进行帯通滤波，得滤波后的信号θ₁(i)；

S105：计算所述θ₁(i)中两个有效峰θ₁(i)与θ₁(i-a)之间的距离a,并通过以下公式得到心跳频率k：

Tc为帧周期。

可选地，所述S102的具体实现方法为：

计算所述离散频谱R_i(1,n)中各信号r_1j的幅值|(r_1j)|，选取幅值最大值的信号所对应的下标j作为所述d_i。

可选地，所述S103中对所述相位信号进行解缠绕，得θ(i)为：

其中r_i表示所述虚部，r_r表示所述实部，arctan(x)表示反正切函数，其结果范围为[-π,π]。