一種非接觸式生命體徵監護系統的信號處理算法的製作方法
2023-12-07 05:21:31 1
專利名稱：一種非接觸式生命體徵監護系統的信號處理算法的製作方法
技術領域：
本發明屬於雷達領域，特別設計一種非接觸式生命體徵I按戶系統的信號處理算法。
背景技術：
心跳及呼吸是人體重要的身體特徵狀況信息。目前常用的處理生命體徵監護系統的信號處理算法為反正切法相位解調，運用該種算法時，對測試條件要求非常苛刻，即前端模擬雙支路正交解調出的兩路信號需要嚴格正交，否則對解調出的相位正確性有很大影響，同時系統自身產生的噪聲以及解調波的幅度誤差都會對解調結果產生影響。本發明可以有效解決上述問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一 種非接觸式生命體徵監護系統的信號處理算法，主要包括三大部分:心跳呼吸信號分離部分、心跳呼吸主成分提取部分、心跳呼吸信號頻率提取部分。心跳呼吸信號分離部分基於心跳與呼吸頻率的差異特性，從心跳呼吸疊加信號中分離出呼吸信號及心跳信號。心跳呼吸主成分提取部分用於提取正交兩支路的呼吸信號以及心跳信號。心跳呼吸信號頻率提取部分主要是對主成分提取部分中提取出的信號進行頻率提取以及信號平滑操作，得到心跳呼吸的頻率以及波形。實現本發明目的的技術解決方案為:
第一步:模擬端送來正交的兩路心跳和呼吸數位訊號，一路為同相(I)路信號，另一路為和正交(Q)路信號，分別對I路和Q路進行心跳和呼吸信號分離處理，即根據心跳和呼吸信號頻率的差別進行濾波處理，處理步驟如下:
步驟11，模擬端送來正交的兩路心跳和呼吸數位訊號，一路為I路信號，另一路為Q路信號，將I路數位訊號分為兩路，一路通過第一高通濾波器，濾出I路心跳及高頻信號；步驟12，將步驟11濾出的I路心跳信號通過第一低通濾波器，濾除帶外噪聲，得到純淨的I路心跳信號；
步驟13，將I路的另一路通過第二低通濾波器，濾出I路呼吸信號。步驟14，將Q路數位訊號分為兩路，一路通過第二高通濾波器，濾出Q路心跳及高頻信號；
步驟15，將Q路心跳信號通過第三低通濾波器，濾除帶外噪聲，得到純淨的Q路心跳信
號;
步驟16，將Q路的另一路通過第四低通濾波器，濾出Q路呼吸信號。第二步:分別將第一步中分離所得的I路心跳信號和Q路心跳信號進行主成分提取處理，I路呼吸信號和Q路呼吸信號進行主成分提取處理，主成分提取處理步驟如下:
步驟21，將第一低通濾波器濾波後的信號Xj和第三低通濾波器濾波後的信號^(或者將第二低通濾波器濾波後的信號I/和第四低通濾波器濾波後的信號Ζβ)構成一個px2維的矩陣X1,即
權利要求
1.一種非接觸式生命體徵監護的信號處理算法，其特徵在於，算法步驟如下: 第一步:模擬端送來正交的兩路心跳和呼吸數位訊號，一路為I路信號，另一路為Q路信號，分別對I路和Q路進行心跳和呼吸信號分離處理，即根據心跳和呼吸信號頻率的差別進行濾波處理； 第二步:分別將第一步中分離所得的I路心跳信號和Q路心跳信號進行主成分提取處理，I路呼吸信號和Q路呼吸信號進行主成分提取處理； 第三步:分別將第二步中主成分提取所得的心跳信號進行平滑處理，得到心跳實時波形，主成分提取所得的心跳信號進行傅立葉變化處理，得到實時心跳頻率；第二步中主成分提取所得的呼吸信號進行平滑處理，得到呼吸實時波形，主成分提取所得的呼吸信號進行傅立葉變化處理，得到實時呼吸頻率。
2.根據權利要求1所述的一種非接觸式生命體徵監護的信號處理算法，其特徵在於，第一步心跳呼吸信號分離處理包括如下步驟:: 步驟11，模擬端送來正交的兩路心跳和呼吸數位訊號，一路為I路信號，另一路為Q路信號，將I路數位訊號分為兩路，一路通過第一高通濾波器，濾出I路心跳及高頻信號；步驟12，將步驟11濾出的I路心跳信號通過第一低通濾波器，濾除帶外噪聲，得到純淨的I路心跳信號； 步驟13，將I路的另一路 通過第二低通濾波器，濾出I路呼吸信號； 步驟14，將Q路數位訊號分為兩路，一路通過第二高通濾波器，濾出Q路心跳及高頻信號; 步驟15，將Q路心跳信號通過第三低通濾波器，濾除帶外噪聲，得到純淨的Q路心跳信號; 步驟16，將Q路的另一路通過第四低通濾波器，濾出Q路呼吸信號。
3.根據權利要求2所述的一種非接觸式生命體徵監護的信號處理算法，其特徵在於:第一高通濾波器為600階，凱撒窗，截止頻率0.83Hz，旁瓣抑制50dB ； 第一低通濾波器為50階，凱撒窗，截止頻率8Hz ;第二低通濾波器為20階，截止頻率0.8Hz ;第二高通濾波器為600階，凱撒窗，截止頻率0.83Hz，旁瓣抑制50dB ;第三低通濾波器為50階，凱撒窗，截止頻率8Hz ;第四低通濾波器為20階，截止頻率0.8Hz。
4.根據權利要求1所述的一種非接觸式生命體徵監護的信號處理算法，其特徵在於，主成分提取處理包括如下步驟: 步驟21，將第一低通濾波器濾波後的信號和第三低通濾波器濾波後的信號^ ,或者將第二低通濾波器濾波後的信號X!和第四低通濾波器濾波後的信號Xq構成一個P X 2維的矩陣石，即 XR.xQlr _ & xm -Aj1-Λ.j '點」— ■■_ΧΦ χ&_ 步驟22，將步驟21所得矩陣不進行樣本中心化處理，即
5.根據權利要求1所述的一種非接觸式生命體徵監護的信號處理算法，其特徵在於，呼吸主成分提取處理包括如下步驟: 步驟31，對提取主成分的心跳信號LI進行平滑濾波處理，得到實時心跳波形； 步驟32，對提取主成分的心跳信號LI進行FFT運算，得到實時心跳頻率； 步驟33，對提取主成分的呼吸信號L2進行平滑濾波處理，得到實時呼吸波形； 步驟34，對提取主成分的呼吸信號L2進行FFT運算，得到實時呼吸頻率。
全文摘要
本發明公開了一種非接觸式生命體徵監護系統的信號處理算法，包括如下步驟步驟一，將接收到的I、Q兩路信號分別進行心跳和呼吸信號分離；步驟二，利用主成分分析算法進行心跳和呼吸主成分提取；步驟三，對步驟二獲得的心跳和呼吸成分分別進行平滑和傅立葉變換以得到心跳和呼吸的波形及頻率。本發明方法有效可靠，可對生命體徵信號進行實時監測，監測精度高、實時性強。
文檔編號A61B5/08GK103070687SQ201310046409
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月6日 優先權日2013年2月6日
發明者洪弘, 朱曉華, 李彧晟, 李洪濤, 顧陳, 黃劍 申請人:南京理工大學