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申请/专利权人：大连海事大学

摘要：本发明提出了一种基于最小均方误差准则的生命体征动态检测方法。涉及生命体征监测技术领域，首先对雷达检测的人体信息进行中频信号预处理，降低背景噪声及雷达发射泄漏干扰；然后对目标进行速度先验检测，确定人体属于静息态或者运动态，获取运动状态后通过获取的速度值对人体所占距离单元进行验证和补偿；得到准确的距离单元后，通过连续小波变换对人体随机运动进行定位并通过移动平均滤波器衰减进行抑制，获取原始胸腔波形；最后采用基于均方误差准则的优化滤波器进行人体呼吸和心跳信号的提取。本发明可以在单次检测中对静息态或运动态的人体生命体征进行准确测量，保证人体在非接触的状态下自由移动的同时，雷达能够精准获取生命体征信息。

主权项：1.一种毫米波雷达生命体征动态检测方法，其特征在于，包括：获取毫米波雷达检测的人体生命体征信息；所述毫米波雷达放置在被检测人员正前方位置，被检测人员处于面对雷达静止和在雷达正对方向往返运动两种状态；对所述人体生命体征信息中初始帧的中频信息进行1维快速傅里叶变换和2维快速傅里叶变换处理，得到人体目标所在的初始距离单元和人体相对于雷达的瞬时速度；所述初始距离单元为1维快速傅里叶变换后的频谱峰值点，瞬时速度为2维快速傅里叶变换得到的谱峰乘以速度分辨率；所述速度分辨率由所述毫米波雷达发射波形的个数和单个波形占比时间决定；若获取的速度值为0，则确定人体处于静息态；否则，确定人体处于运动态；当人体处于静息态时，通过提取单次目标监测时间内所述初始距离单元的相位信息，得到人体目标的呼吸心跳波形信息；当人体处于运动态时，获取目标每一帧的速度值对人体所占距离单元进行轨迹预设，得到预设轨迹后，对除第一帧以外的后续帧进行比对，若第i帧的速度值为正值且人体处于第k个距离单元，对比第i+1帧时的k和k+1的距离单元，将能量值更大的距离单元定为人体在第i+1帧时的距离，得到人体准确的移动轨迹；通过提取单次目标监测时间内所述移动轨迹对应的初始距离单元的相位信息，得到人体目标的呼吸心跳波形信息；其中，人体目标远离毫米波雷达时速度为正值，靠近雷达速度为负值；在静息态和运动态下，通过在相位信号中使用连续小波变换的方式定位随机运动，并通过移动平均滤波器衰减，从而获取胸腔原始相位信号；利用基于最小均方误差原则的优化滤波器和陷波滤波器从所述人体目标的呼吸心跳波形信息中提取呼吸和心跳信号，包括：根据人体的呼吸和心跳的不同频率范围，将呼吸心跳信号认定为类周期信号，通过获得周期信号谐波采样协方差矩阵，基于最小均方误差原则，由滤波器最大输出功率所在的频率，最大程度恢复人体呼吸、心跳原始信号；具体地，利用带通滤波器提取所述人体目标的呼吸心跳波形信息在0.1Hz-0.5Hz的频率范围内的信号，针对提取出的信号计算基于最小均方误差原则的优化滤波器的第一最大输出功率，所述第一最大输出功率所在的频点为呼吸信号的频率；利用陷波滤波器过滤所述人体目标的呼吸心跳波形信息中的呼吸信号；所述陷波滤波器为二阶递归滤波器；利用带通滤波器提取过滤掉呼吸信号之后的信号中在0.8Hz-3Hz的频率范围内的信号，针对提取出的信号计算基于最小均方误差原则的优化滤波器的第二最大输出功率，所述第二最大输出功率所在的频点为心跳信号的频率；其中，所述第一最大输出功率或第二最大输出功率为： 其中，为第一最大输出功率或第二最大输出功率，hk为优化滤波器的系数，H表示共轭，^表示估计值，Zk为约束项，hkHZk＝[1…1]T，Qk为噪声矩阵；R为协方差矩阵；P为滤波信号的最小均方误差，k为信号的序号。

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