專利名稱：一種非接觸式生命體征監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的信號(hào)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(jì)一種非接觸式生命體征I按戶系統(tǒng)的信號(hào)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(hào)處理算法為反正切法相位解調(diào)，運(yùn)用該種算法時(shí)，對(duì)測(cè)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(hào)需要嚴(yán)格正交，否則對(duì)解調(diào)出的相位正確性有很大影響，同時(shí)系統(tǒng)自身產(chǎn)生的噪聲以及解調(diào)波的幅度誤差都會(huì)對(duì)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(hào)處理算法，主要包括三大部分:心跳呼吸信號(hào)分離部分、心跳呼吸主成分提取部分、心跳呼吸信號(hào)頻率提取部分。心跳呼吸信號(hào)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(hào)中分離出呼吸信號(hào)及心跳信號(hào)。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(hào)以及心跳信號(hào)。心跳呼吸信號(hào)頻率提取部分主要是對(duì)主成分提取部分中提取出的信號(hào)進(jìn)行頻率提取以及信號(hào)平滑操作，得到心跳呼吸的頻率以及波形。實(shí)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(hào)，一路為同相(I)路信號(hào)，另一路為和正交(Q)路信號(hào)，分別對(duì)I路和Q路進(jìn)行心跳和呼吸信號(hào)分離處理，即根據(jù)心跳和呼吸信號(hào)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(hào)，一路為I路信號(hào)，另一路為Q路信號(hào)，將I路數(shù)字信號(hào)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(hào)；步驟12，將步驟11濾出的I路心跳信號(hào)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(hào)；
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(hào)。步驟14，將Q路數(shù)字信號(hào)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(hào)；
步驟15，將Q路心跳信號(hào)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(hào);
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(hào)。第二步:分別將第一步中分離所得的I路心跳信號(hào)和Q路心跳信號(hào)進(jìn)行主成分提取處理，I路呼吸信號(hào)和Q路呼吸信號(hào)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(hào)Xj和第三低通濾波器濾波后的信號(hào)^(或者將第二低通濾波器濾波后的信號(hào)I/和第四低通濾波器濾波后的信號(hào)Ζβ)構(gòu)成一個(gè)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(hào)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(hào)，一路為I路信號(hào)，另一路為Q路信號(hào)，分別對(duì)I路和Q路進(jìn)行心跳和呼吸信號(hào)分離處理，即根據(jù)心跳和呼吸信號(hào)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(hào)和Q路心跳信號(hào)進(jìn)行主成分提取處理，I路呼吸信號(hào)和Q路呼吸信號(hào)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(hào)進(jìn)行平滑處理，得到心跳實(shí)時(shí)波形，主成分提取所得的心跳信號(hào)進(jìn)行傅里葉變化處理，得到實(shí)時(shí)心跳頻率；第二步中主成分提取所得的呼吸信號(hào)進(jìn)行平滑處理，得到呼吸實(shí)時(shí)波形，主成分提取所得的呼吸信號(hào)進(jìn)行傅里葉變化處理，得到實(shí)時(shí)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(hào)處理算法，其特征在于，第一步心跳呼吸信號(hào)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(hào)，一路為I路信號(hào)，另一路為Q路信號(hào)，將I路數(shù)字信號(hào)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(hào)；步驟12，將步驟11濾出的I路心跳信號(hào)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(hào)； 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(hào)； 步驟14，將Q路數(shù)字信號(hào)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(hào); 步驟15，將Q路心跳信號(hào)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(hào); 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(hào)。
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(hào)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(hào)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(hào)和第三低通濾波器濾波后的信號(hào)^ ,或者將第二低通濾波器濾波后的信號(hào)X!和第四低通濾波器濾波后的信號(hào)Xq構(gòu)成一個(gè)P X 2維的矩陣石，即 XR.xQlr _ & xm -Aj1-Λ.j '點(diǎn)」— ■■_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(hào)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(duì)提取主成分的心跳信號(hào)LI進(jìn)行平滑濾波處理，得到實(shí)時(shí)心跳波形； 步驟32，對(duì)提取主成分的心跳信號(hào)LI進(jìn)行FFT運(yùn)算，得到實(shí)時(shí)心跳頻率； 步驟33，對(duì)提取主成分的呼吸信號(hào)L2進(jìn)行平滑濾波處理，得到實(shí)時(shí)呼吸波形； 步驟34，對(duì)提取主成分的呼吸信號(hào)L2進(jìn)行FFT運(yùn)算，得到實(shí)時(shí)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(hào)處理算法，包括如下步驟步驟一，將接收到的I、Q兩路信號(hào)分別進(jìn)行心跳和呼吸信號(hào)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(duì)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(duì)生命體征信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。
文檔編號(hào)A61B5/08GK103070687SQ201310046409
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)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(qǐng)人:南京理工大學(xué)