[发明专利]一种基于毫米波感知心脏特征的连续身份识别系统

权利要求书

1.一种基于毫米波雷达感知心脏特征的连续身份识别系统，其特征在于，所述的系统包括控制模块、毫米波雷达感知模块、心脏运动信号提取模块和身份识别模块，其中控制模块控制毫米波雷达感知模块、心脏运动信号提取模块和身份识别模块在登录会话期间进行持续性的无接触生命体征监测，基于心脏运动中蕴含的特异性时频特征完成连续身份识别；

其中控制模块的功能为设置系统参数并控制识别的开始和终止；

毫米波雷达感知模块的功能为发射线性调频连续波信号，接收识别对象胸腔表面反射的回波信号，将发射信号与回波信号处理后得到原始雷达数据，并将原始雷达数据提供给心脏运动信号提取模块；

心脏运动信号提取模块的功能为从原始雷达数据中提取心脏运动信号，并将心脏运动信号提供给身份识别模块；

身份识别模块的功能为利用神经网络从心脏运动信号中提取特征，基于机器学习分类器进行分类并确定识别对象的身份信息；

在连续识别过程中，首先通过控制模块设置系统参数，并向毫米波雷达感知模块发送识别开始的命令，开始连续识别循环；在单次识别中，毫米波雷达模块获取原始雷达数据，并将其输入到心脏运动信号提取模块，经过信号处理算法得到心脏运动信号，身份识别模块基于心脏运动信号确认识别对象的身份信息，并将识别结果反馈给控制模块；控制模块在识别周期到来时自动向毫米波雷达感知模块发送识别开始的命令，进入下一轮识别。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达感知心脏特征的连续身份识别系统，其特征在于，所述控制模块设置系统参数包括毫米波雷达的调频起始频率、调频斜率、调频周期、每帧调频周期数、帧周期、模数转换器采样率、每调频周期模数转换器采样点数、单次识别发射帧数和系统的识别周期；控制模块周期性地向毫米波雷达感知模块发送识别开始的命令，并接收身份识别模块的识别结果。

3.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达感知心脏特征的连续身份识别系统，其特征在于，所述毫米波雷达感知模块的硬件部分包括发射天线、接收天线、晶振、模数转换器、微控制单元、电源组件和外围配套电路；毫米波雷达感知模块放置于识别对象的正前方，用于发射线性调频连续波信号，并接收识别对象胸腔表面反射的回波信号，将原始发射信号与接收到的雷达回波信号经过混频后通过低通滤波器，再经过模数转换得到原始雷达数据，并将原始雷达数据输入到心脏运动信号提取模块中。

4.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达感知心脏特征的连续身份识别系统，其特征在于，所述心脏运动信号提取模块采用信号处理算法，具体包括信号选择、距离快速傅里叶变换、目标检测、矫正直流偏置、相位提取、滤波、计算相位差分/二阶导数和消除基线漂移，从原始雷达数据中提取心脏运动信号，并将心脏运动信号提供给身份识别模块；具体信号处理过程如下：

(1)信号选择：对原始多通道雷达数据进行通道选择，筛选出受噪声影响小的通道信号，

(2)距离快速傅里叶变换：每一调频周期内的信号做快速傅里叶变换，得到目标距离分布矩阵，

(3)目标检测：根据目标距离分布确定待识别目标的位置，提取出目标处的雷达数据，

(4)矫正直流偏置：矫正目标雷达数据的直流偏置，

(5)相位提取：提取目标雷达数据的相位数据，

(6)滤波：对目标相位数据进行低通滤波，消除高频噪声，

(7)计算相位差分/二阶导数：计算目标相位数据的相位差分/二阶导数，

(8)消除基线漂移：消除相位差分/二阶导数信号的基线漂移。

5.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达感知心脏特征的连续身份识别系统，其特征在于，所述身份识别模块具有训练阶段和识别阶段；在训练阶段，神经网络会根据带标签心脏运动信号进行训练，将心脏运动信号转换为相等维度的特征向量，得到的带标签特征向量用于训练分类器；在识别阶段，输入数据为无标签心脏运动信号，利用训练后的神经网络将心脏运动信号转换为相等维度的特征向量，训练后的分类器会根据特征向量给出最终的身份识别结果，并将识别结果反馈给控制模块。

6.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达感知心脏特征的连续身份识别系统，其特征在于，所述控制模块使用编程语言C，结合编程工具在计算机上实现。