[发明专利]一种超宽带穿墙雷达人体呼吸及心跳检测方法及系统

摘要

本发明公开了一种超宽带穿墙雷达生命体呼吸及心跳检测方法及系统，属于雷达探测技术领域，包括以下步骤：S1：接收穿墙回波信号；S2：将回波信号分块；S3：积累相关脉冲；S4：对墙体回波进行抑制；S5：小波去噪；S6：分解信号；S7：进行傅里叶变换；S8：频域模态筛选；S9：恒虚警检测；S10：多个生命体目标识别。本发明通过奇异值分解去除墙体杂波，增强微弱呼吸心跳信号，然后用小波变换去除高频噪声，再用固有模态分解将呼吸和心跳信号加以分离，可以同时提取生命体的呼吸和心跳信号；最后根据不同的生命体的呼吸和心跳频率的差异以及位置信息，识别出多个生命体目标；通过一定的方式有效地提高信噪比，并且使计算效率得到大大提高。

主权项

1.一种超宽带穿墙雷达生命体呼吸及心跳检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：接收穿墙回波信号/n发射冲击脉冲,接收并采样量化回波数据，形成二维快时间-慢时间矩阵s(m,n)，其中m为距离维点数，n为脉冲数；/nS2：将回波信号分块/n将步骤S1形成的二维矩阵沿慢时间方向进行分块，s_i(m′,n′)，i＝1…K,分成K个数据块；/nS3：积累相关脉冲/n把所有数据块叠加，经过脉冲积累后的矩阵为：/n /nS4：对墙体回波进行抑制/n对脉冲积累后的S(m′,n′)进行奇异值分解，得到S＝UΣV^*，/n其中，U是m′×m′阶酉矩阵；Σ是半正定m′×n′阶对角矩阵，而V^*，即V的共轭转置，是n′×n′阶酉矩阵；/nΣ对角线上的元素Σ_i，其中，Σ_i即为S的奇异值并按照重要性排列；/n令Σ_i＝0，i＝1,2,3,…，得到的去奇异值矩阵为Σ′，重构矩阵：S′＝UΣ′V^*，即为对墙体回波抑制后数据矩阵；/nS5：小波去噪/n利用小波变换方法进行去噪，去除高频噪声，将S′按照慢时间序列构成以时间为变量的序列y(t)，即信号y(t)；/nS6：分解信号/n利用固有模态分解方法对小波去噪后的信号y(t)进行迭代筛分，分解成多个IMF分量h_i(t)和一个残余分量r_L(t)，筛分过程结束后，将原信号y(t)表示成分解得到的各阶IMF分量h_j(t)和残余值r_L(t)的组合，如下式：/n /n其中，h_j(t)代表不同频段的信号分量，r_L(t)代表信号整体的变化趋势；/nS7：进行傅里叶变换/n将各阶IMF分量h_j(t)进行傅里叶变换，得到对应的频谱；/nS8：频域模态筛选/n将得到的频谱按照生命体呼吸心跳的频率范围进行频域模态筛选，分别得到呼吸和心跳的模态以及对应的频谱；/nS9：恒虚警检测/n统计呼吸和心跳峰值点处与波谷相差的点数的平均值作为保护单元数，参考单元的数量的多少根据噪声的平坦程度与计算量综合得出；经过恒虚警检测后分别得出呼吸和心跳的位置信息以及对应的频率；/nS10：多个生命体目标识别/n根据不同的生命体的呼吸和心跳频率的差异以及位置信息，识别出多个生命体目标。/n