【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于生理信號檢測領域，具體說是一種面向在床人體呼吸、心率監測設備及方法。
技術介紹
1、目前，睡眠監測設備分為接觸式和非接觸式兩種裝置。然而存在以下局限性：
2、(1)在用戶端，傳統的睡眠監護系統通常使用電極片或感應裝置與皮膚直接接觸，采集人體生理參數并進行數據分析以判斷睡眠狀況。然而，這種佩戴式裝置會引起不適感，增加被測者的生理和心理壓力，導致數據的準確性降低。
3、(2)國內外一些企業開發了一些睡眠監測產品，如手環式和床墊式監測裝備。這些裝備的監測原理大致相同，通過紅外傳感器和陀螺儀傳感器監測睡眠心率和體動。然而，手環設備只能監測手腕動作，無法檢測睡眠中的呼吸和其他體動信息，功能較為單一，無法客觀監測睡眠。床墊式裝備通過床墊下的傳感器接收體動信號，并通過分離算法提取呼吸、心率和體動等信息。然而，這些單一傳感器接收體動信號的方法導致數據可靠性較差，并且價格昂貴。
技術實現思路
1、針對于以上存在的不足，本申請內置了毫米波雷達，通過非接觸式的方式達到監測睡眠狀態的效果。
2、本專利技術為實現上述目的所采用的技術方案是：
3、一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，包括以下步驟：
4、1)通過雷達傳感器檢測目標用戶，并對雷達信號進行預處理，得到目標用戶的生命體征信號；
5、2)通過將一幀內多個周期的掃頻信號回波進行加權累積，定位目標用戶單位；
6、3)通過反正切的方法對目標單元的生命體征信號進行
7、4)通過帶通濾波器分離生命體征信號中的呼吸信號和心跳信號；
8、5)基于呼吸信號和心跳信號實現對人體的實時監測。
9、所述步驟1)具體為：
10、1.1)通過雷達傳感器檢測目標胸腔振動情況，分別記錄發射信號以及回波的接收信號；
11、1.2)依次通過混頻器和高通濾波器對發射信號和接收信號進行處理，得到差頻信號；
12、1.3)對差頻信號在距離維上進行快速傅里葉變換，確定目標所在距離單元的相位；
13、1.4)循環步驟1.1)～步驟1.3)，對所有的發射信號做完距離維快速傅里葉變換后，得到目標的相位信息，結合距離公式，得到含有呼吸心跳的生命體征信號。
14、所述發射信號s(t)和接收信號r(t)分別為：
15、
16、
17、其中，aε代表發射信號的振幅,ar代表回波信號的振幅，fc代表雷達載頻，μ代表調頻斜率，μ＝b/tc，b是線性調頻連續波信號的帶寬，tc是一個chirp的重復周期，τ＝2r/c為回波的瞬時延時，c為信號傳播速度，r為人體胸腔運動過程中與雷達之間的動態距離，作為目標的初始距離，t為時間。
18、所述差頻信號q(t)為：
19、
20、其中，fr為差頻頻率，λ為發射信號的波長，r0為人體相對雷達的固定距離，x(mts)代表人體隨時間變化的胸腔振幅，即生命體征信號；
21、對q(t)進行快速傅里葉變換后為：
22、
23、其中，a為變換后的信號振幅，目標所在距離單元的相位φ(mts)為：
24、
25、所述距離公式為：
26、r＝r0+x(mts)
27、其中，r為人體胸腔運動過程中與雷達之間的動態距離，r0為人體相對雷達的固定距離；
28、生命體征信號為：
29、
30、所述步驟3)具體為：
31、設當前相位值為φn，下一個相位值為φn+1，當|φn+1-φn|＞π時，說明角度在π處發生跳變，再分兩種情況進行分析，當|φn+1-φn|＞π時，則φn+1＝φn+1-2π，當|φn+1-φn|＜-π時，則φn+1＝φn+1+2π。
32、所述步驟5)具體為：
33、5.1)分別對呼吸信號和心跳信號進行快速傅里葉變換，并在頻域內尋找信號頻率區間內的最高峰；
34、5.2)當檢測信號的最高峰大于該信號的閾值時，直接判定為緊急異常行為，發出預警。
35、一種面向在床人體呼吸、心率監測設備，包括：
36、信號獲取模塊，用于通過雷達傳感器檢測目標用戶，并對雷達信號進行預處理，得到目標用戶的生命體征信號；
37、目標定位模塊，用于通過將一幀內多個周期的掃頻信號回波進行加權累積，定位目標用戶單位；
38、信號分離模塊，用于通過反正切的方法對目標單元的生命體征信號進行相位解纏繞，通過帶通濾波器分離生命體征信號中的呼吸信號和心跳信號；
39、檢測及預警模塊，用于基于呼吸信號和心跳信號實現對人體的實時監測。
40、一種面向在床人體呼吸、心率監測系統，包括存儲器和處理器；所述存儲器，用于存儲計算機程序；所述處理器，用于當執行所述計算機程序時，實現所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法。
41、一種計算機可讀存儲介質，所述存儲介質上存儲有計算機程序，當所述計算機程序被處理器執行時，實現所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法。
42、本專利技術具有以下有益效果及優點：
43、1.本專利技術針對在床用戶及其生理信號特征，提出一種可以高精度呼吸與心率的解耦檢測方法。
44、2.本專利技術針對在床用戶的呼吸行為，提出一種非接觸式、多模態連接方式，為睡眠檢測設備的通信提供便捷式方法。
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1.一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述步驟1)具體為：
3.根據權利要求2所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述發射信號s(t)和接收信號r(t)分別為：
4.根據權利要求2所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述差頻信號Q(t)為：
5.根據權利要求2所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述距離公式為：
6.根據權利要求1所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述步驟3)具體為：
7.根據權利要求1所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述步驟5)具體為：
8.一種面向在床人體呼吸、心率監測設備，其特征在于，包括：
9.一種面向在床人體呼吸、心率監測系統，其特征在于，包括存儲器和處理器；所述存儲器，用于存儲計算機程序；所述處理器，用于當執行所述計算機程序時，實現如權利要求1-7任一項所述的一種
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述存儲介質上存儲有計算機程序，當所述計算機程序被處理器執行時，實現如權利要求1-7任一項所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法。
...【技術特征摘要】
1.一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述步驟1)具體為：
3.根據權利要求2所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述發射信號s(t)和接收信號r(t)分別為：
4.根據權利要求2所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述差頻信號q(t)為：
5.根據權利要求2所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述距離公式為：
6.根據權利要求1所述的一種面向在床人體呼吸、心率監測方法，其特征在于，所述步...
【專利技術屬性】
技術研發人員：盧朝霞，韓旭，侯志良，錢鵬，陳禹，李思良，何睿，
申請(專利權)人：東軟漢楓醫療科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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