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专利号: 2021116315459
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于FMCW雷达的多目标呼吸和心跳信号检测方法,其特征在于:包括以下步骤:S101:利用FMCW雷达接收雷达中频信号,并对中频信号按照帧周期采样构建信号矩阵R(m,n),其中1≤m≤M、1≤n≤N,M为每帧采样的点数,N为帧数;

S102:对信号矩阵R(m,n)的每帧或每列数据分别进行FFT变换,得到时间距离矩阵D(p,n),其中1≤p≤P,P为FFT点数;

S103:选取时间距离矩阵D(p,n)的前N1列数据,利用恒虚警率方法进行检测,得到目标潜在距离矩阵S(i,n1),其中1≤i≤max(L(n1)),1≤n1≤N1,L(n1)为第n1列中检测出的目标数量;

S104:利用K‑means算法对目标潜在距离矩阵S(i,n1)中目标距离值进行聚类,得到K个目标的粗略距离S1(k),其中1≤k≤K,K为先验目标数量,并确定K个目标距离范围为Sd(k)=[S1(k)‑ΔR/2,S1(k)+ΔR/2],ΔR为距离范围大小;

S105:在K个目标距离范围Sd(k)内,对时间距离矩阵D(p,n)的每一列数据搜索峰值,得到K个目标距离S2(k,n),并计算S2(k,n)处的相位值S106:对相位值 进行解卷绕得到 再对 进行差分,得到相位差分信号,最后对相位差分信号滤波分离,得到K个目标的呼吸和心跳信号;

步骤S103中,利用恒虚警率方法进行检测,具体如下:S201:对时间距离矩阵D(p,n)的前N1列数据取其模值的平方,得到D1(p,n1)=|D(p,2

n1)|;

S202:选择CA‑CFAR检测器作为恒虚警率检测器,将D1(p,n1)中第1列数据作为检测器的输入,得到该列中目标数量L(1),并记录下目标距离CS1(i)(1≤i≤L(1)),遍历N1列数据,得到目标潜在距离矩阵:步骤S104中利用K‑means算法对目标潜在距离矩阵S(i,n1)中目标距离值进行聚类,具体如下:S301:对于矩阵S(i,n1),选取所有非0距离值,按列数顺序排列,构成一个一维距离数据ST(ki),其中1≤ki≤N2, 为N1列中检测出的目标总数;

S302:选择欧式距离作为类间距离度量标准,利用K‑means算法对ST(ki)进行聚类,得到K个目标的粗略距离S1(k);

步骤S105的具体过程如下:

S401:对D(p,n)每列数据取模,得到D2(p,n)=|D(p,n)|;

S402:对于D2(p,n)的每列数据,在K个目标距离范围Sd(k)内搜索峰值,得到该列中的目标距离:S403:计算目标距离处的相位值: 其中,real(g)表示取实部,imag(g)表示取虚部,arctan(g)表示反正切函数,结果范围为[‑π,π]。

2.如权利要求1所述的一种用于FMCW雷达的多目标呼吸和心跳信号检测方法,其特征在于:步骤S106中,得到K个目标的呼吸和心跳信号的具体步骤如下:S501:对目标相位 进行解卷绕如下:

S502:对解卷绕后相位 进行差分,如下:

S503:利用带通滤波器对 进行滤波,得到K个目标的呼吸和心跳信号。