江蘇科技大學靳標獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉江蘇科技大學申請的專利一種基于毫米波雷達的多人生命體征監測方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114847911B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-05發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210576396.9,技術領域涉及:A61B5/0507;該發明授權一種基于毫米波雷達的多人生命體征監測方法是由靳標;武浩正;王熠;宋瑤;張貞凱;陳洋;朱慧琳;弋靜;魏子斐設計研發完成,并于2022-05-25向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于毫米波雷達的多人生命體征監測方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于毫米波雷達的多人生命體征監測方法,包括:利用毫米波雷達向人體發射調頻連續波信號,提取中頻信號;估計人體相對雷達方位角,并采用數字波束形成;生成距離?方位角熱圖;估計人體相對雷達的仰角,并提取所得仰角對應的距離?方位角熱圖;確定不同人體的檢測點,并根據距離?方位角?仰角提取不同人體的中頻信號;估計心率、呼吸速率。本發明實現了非接觸式的多人生命體征監測,通過距離?方位角?仰角的聯合估計,能夠對雷達監測場景中不同人體的回波信號進行有效分離,去除了監測場景中的干擾信號,并且利用多種算法聯合估計心率、呼吸速率,提高了監測精度,保證了良好的監測效果。
本發明授權一種基于毫米波雷達的多人生命體征監測方法在權利要求書中公布了:1.一種基于毫米波雷達的多人生命體征監測方法,其特征在于,包括如下步驟: S1:利用毫米波雷達向人體發射調頻連續波信號,并對回波信號進行混頻提取到中頻信號; S2:利用多重信號分類算法估計人體相對雷達的方位角,并進行接收波束形成; S3:對提取的中頻信號進行距離維快速傅里葉變換得到不同人體所處距離門的位置,并對各距離門進行靜態干擾去除,生成距離-方位角熱圖; S4:利用Music算法估計人體相對雷達的仰角,并提取所得仰角對應的距離-方位角熱圖; S5:采用二維恒虛警率檢測算法確定不同人體的檢測點,并根據距離-方位角-仰角提取不同人體的中頻信號; S6:從不同人體分離后的中頻信號中提取相位差信號,根據相位差信號估計出人體的心率、呼吸速率; 步驟S2中利用Music算法估計人體相對雷達的方位角的步驟為: B1:計算接收信號的協方差矩陣為: R=ytyHt9 B2:計算協方差矩陣的特征值分解為: R=UΣUH10 其中,表示由特征值ξm,m=1,...,MR構成的對稱矩陣;表示由特征向量構成的酉矩陣; B3:將特征值按照大小進行排序,把L個大特征值對應的特征向量視為信號子空間,把剩下MR-L個小特征值對應的特征向量視為噪聲子空間,則可以進一步將協方差矩陣表示為: 其中,下標s和n分別代表信號和噪聲; B4:計算譜峰函數為: B5:第l個人體相對雷達的方位角可以估計為: 步驟S2中接收波束形成的步驟為: 其中,Al=bHθlbθl為第l個被監測人接收波束形成后的增益;nlt=bHθlnt為第l個被監測人回波的噪聲; 步驟S3中對中頻信號進行距離維FFT獲取中值頻率,并通過所得中值頻率估計人體相對雷達的時延,得到不同人體所處距離門的位置,忽略發射、接收導向矢量后,計算L個人體的中頻信號的FFT為: 其中,表示全1向量; 步驟S3中去除靜態干擾的步驟為: C1:假設雷達脈沖數為Nc,單個脈沖的采樣點數為Ns,則第c個脈沖經過距離維FFT后的數據為: zc=[zc1,...,zcNs]16 其中,zn,cn,n=1,…,Ns表示第c個脈沖第n個采樣點的數據經過距離維FFT后的值; C2:第n個接收天線所有脈沖距離維FFT的平均值為: C3:第c個脈沖去除靜態干擾后的數據為: 步驟S3中距離-方位角熱圖的計算公式為: 其中,·-1表示矩陣的逆;為MR個天線接收Nc個脈沖的數據經過距離維FFT后的協方差矩陣,表示為: 其中,表示Kronecker積;表示Nc個脈沖的FFT數據,表示為: 步驟S4中利用Music算法估計人體相對雷達的仰角的步驟為:假設接收陣列垂直方向具有MK個天線,計算一維仰角譜為: 其中,為MR個平面天線和MK個垂直接收Nc個脈沖的數據經過距離維FFT后的協方差矩陣,表示為 其中,為方位角-仰角的二維導向矢量,表示為: 其中,為垂直方向導向矢量,表示為:
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