專利名稱：一種非接觸式生命體征監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的信號處理算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)領(lǐng)域，特別設(shè)計一種非接觸式生命體征I按戶系統(tǒng)的信號處理算法。
背景技術(shù)：
心跳及呼吸是人體重要的身體特征狀況信息。目前常用的處理生命體征監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的信號處理算法為反正切法相位解調(diào)，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(diào)出的兩路信號需要嚴(yán)格正交，否則對解調(diào)出的相位正確性有很大影響，同時系統(tǒng)自身產(chǎn)生的噪聲以及解調(diào)波的幅度誤差都會對解調(diào)結(jié)果產(chǎn)生影響。本發(fā)明可以有效解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一 種非接觸式生命體征監(jiān)護(hù)系統(tǒng)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于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于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(jìn)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(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
第一步:模擬端送來正交的兩路心跳和呼吸數(shù)字信號，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(jìn)行心跳和呼吸信號分離處理，即根據(jù)心跳和呼吸信號頻率的差別進(jìn)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(shù)字信號，一路為I路信號，另一路為Q路信號，將I路數(shù)字信號分為兩路，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，得到純凈的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(shù)字信號分為兩路，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，得到純凈的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(jìn)行主成分提取處理，I路呼吸信號和Q路呼吸信號進(jìn)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后的信號Xj和第三低通濾波器濾波后的信號^(或者將第二低通濾波器濾波后的信號I/和第四低通濾波器濾波后的信號Ζβ)構(gòu)成一個px2維的矩陣X1,即
權(quán)利要求
1.一種非接觸式生命體征監(jiān)護(hù)的信號處理算法，其特征在于，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(shù)字信號，一路為I路信號，另一路為Q路信號，分別對I路和Q路進(jìn)行心跳和呼吸信號分離處理，即根據(jù)心跳和呼吸信號頻率的差別進(jìn)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(jìn)行主成分提取處理，I路呼吸信號和Q路呼吸信號進(jìn)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(jìn)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(jìn)行傅里葉變化處理，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(jìn)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(jìn)行傅里葉變化處理，得到實時呼吸頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式生命體征監(jiān)護(hù)的信號處理算法，其特征在于，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(shù)字信號，一路為I路信號，另一路為Q路信號，將I路數(shù)字信號分為兩路，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，得到純凈的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(shù)字信號分為兩路，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，得到純凈的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(jù)權(quán)利要求2所述的一種非接觸式生命體征監(jiān)護(hù)的信號處理算法，其特征在于: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(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式生命體征監(jiān)護(hù)的信號處理算法，其特征在于，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后的信號和第三低通濾波器濾波后的信號^ ,或者將第二低通濾波器濾波后的信號X!和第四低通濾波器濾波后的信號Xq構(gòu)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(jìn)行樣本中心化處理，即
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式生命體征監(jiān)護(hù)的信號處理算法，其特征在于，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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行FFT運算，得到實時呼吸頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非接觸式生命體征監(jiān)護(hù)系統(tǒng)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(jìn)行心跳和呼吸信號分離；步驟二，利用主成分分析算法進(jìn)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(jìn)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(fā)明方法有效可靠，可對生命體征信號進(jìn)行實時監(jiān)測，監(jiān)測精度高、實時性強(qiáng)。
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(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)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(xué)