专利名称：一种非接触式生命体征监护系统的信号处理算法的制作方法
技术领域：
本发明属于雷达领域，特别设计一种非接触式生命体征I按户系统的信号处理算法。
背景技术：
心跳及呼吸是人体重要的身体特征状况信息。目前常用的处理生命体征监护系统的信号处理算法为反正切法相位解调，运用该种算法时，对测试条件要求非常苛刻，即前端模拟双支路正交解调出的两路信号需要严格正交，否则对解调出的相位正确性有很大影响，同时系统自身产生的噪声以及解调波的幅度误差都会对解调结果产生影响。本发明可以有效解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一 种非接触式生命体征监护系统的信号处理算法，主要包括三大部分:心跳呼吸信号分离部分、心跳呼吸主成分提取部分、心跳呼吸信号频率提取部分。心跳呼吸信号分离部分基于心跳与呼吸频率的差异特性，从心跳呼吸叠加信号中分离出呼吸信号及心跳信号。心跳呼吸主成分提取部分用于提取正交两支路的呼吸信号以及心跳信号。心跳呼吸信号频率提取部分主要是对主成分提取部分中提取出的信号进行频率提取以及信号平滑操作，得到心跳呼吸的频率以及波形。实现本发明目的的技术解决方案为:
第一步:模拟端送来正交的两路心跳和呼吸数字信号，一路为同相(I)路信号，另一路为和正交(Q)路信号，分别对I路和Q路进行心跳和呼吸信号分离处理，即根据心跳和呼吸信号频率的差别进行滤波处理，处理步骤如下:
步骤11，模拟端送来正交的两路心跳和呼吸数字信号，一路为I路信号，另一路为Q路信号，将I路数字信号分为两路，一路通过第一高通滤波器，滤出I路心跳及高频信号；步骤12，将步骤11滤出的I路心跳信号通过第一低通滤波器，滤除带外噪声，得到纯净的I路心跳信号；
步骤13，将I路的另一路通过第二低通滤波器，滤出I路呼吸信号。步骤14，将Q路数字信号分为两路，一路通过第二高通滤波器，滤出Q路心跳及高频信号；
步骤15，将Q路心跳信号通过第三低通滤波器，滤除带外噪声，得到纯净的Q路心跳信
号;
步骤16，将Q路的另一路通过第四低通滤波器，滤出Q路呼吸信号。第二步:分别将第一步中分离所得的I路心跳信号和Q路心跳信号进行主成分提取处理，I路呼吸信号和Q路呼吸信号进行主成分提取处理，主成分提取处理步骤如下:
步骤21，将第一低通滤波器滤波后的信号Xj和第三低通滤波器滤波后的信号^(或者将第二低通滤波器滤波后的信号I/和第四低通滤波器滤波后的信号Ζβ)构成一个px2维的矩阵X1,即
权利要求
1.一种非接触式生命体征监护的信号处理算法，其特征在于，算法步骤如下: 第一步:模拟端送来正交的两路心跳和呼吸数字信号，一路为I路信号，另一路为Q路信号，分别对I路和Q路进行心跳和呼吸信号分离处理，即根据心跳和呼吸信号频率的差别进行滤波处理； 第二步:分别将第一步中分离所得的I路心跳信号和Q路心跳信号进行主成分提取处理，I路呼吸信号和Q路呼吸信号进行主成分提取处理； 第三步:分别将第二步中主成分提取所得的心跳信号进行平滑处理，得到心跳实时波形，主成分提取所得的心跳信号进行傅里叶变化处理，得到实时心跳频率；第二步中主成分提取所得的呼吸信号进行平滑处理，得到呼吸实时波形，主成分提取所得的呼吸信号进行傅里叶变化处理，得到实时呼吸频率。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式生命体征监护的信号处理算法，其特征在于，第一步心跳呼吸信号分离处理包括如下步骤:: 步骤11，模拟端送来正交的两路心跳和呼吸数字信号，一路为I路信号，另一路为Q路信号，将I路数字信号分为两路，一路通过第一高通滤波器，滤出I路心跳及高频信号；步骤12，将步骤11滤出的I路心跳信号通过第一低通滤波器，滤除带外噪声，得到纯净的I路心跳信号； 步骤13，将I路的另一路 通过第二低通滤波器，滤出I路呼吸信号； 步骤14，将Q路数字信号分为两路，一路通过第二高通滤波器，滤出Q路心跳及高频信号; 步骤15，将Q路心跳信号通过第三低通滤波器，滤除带外噪声，得到纯净的Q路心跳信号; 步骤16，将Q路的另一路通过第四低通滤波器，滤出Q路呼吸信号。
3.根据权利要求2所述的一种非接触式生命体征监护的信号处理算法，其特征在于:第一高通滤波器为600阶，凯撒窗，截止频率0.83Hz，旁瓣抑制50dB ； 第一低通滤波器为50阶，凯撒窗，截止频率8Hz ;第二低通滤波器为20阶，截止频率0.8Hz ;第二高通滤波器为600阶，凯撒窗，截止频率0.83Hz，旁瓣抑制50dB ;第三低通滤波器为50阶，凯撒窗，截止频率8Hz ;第四低通滤波器为20阶，截止频率0.8Hz。
4.根据权利要求1所述的一种非接触式生命体征监护的信号处理算法，其特征在于，主成分提取处理包括如下步骤: 步骤21，将第一低通滤波器滤波后的信号和第三低通滤波器滤波后的信号^ ,或者将第二低通滤波器滤波后的信号X!和第四低通滤波器滤波后的信号Xq构成一个P X 2维的矩阵石，即 XR.xQlr _ & xm -Aj1-Λ.j '点」— ■■_ΧΦ χ&_ 步骤22，将步骤21所得矩阵不进行样本中心化处理，即
5.根据权利要求1所述的一种非接触式生命体征监护的信号处理算法，其特征在于，呼吸主成分提取处理包括如下步骤: 步骤31，对提取主成分的心跳信号LI进行平滑滤波处理，得到实时心跳波形； 步骤32，对提取主成分的心跳信号LI进行FFT运算，得到实时心跳频率； 步骤33，对提取主成分的呼吸信号L2进行平滑滤波处理，得到实时呼吸波形； 步骤34，对提取主成分的呼吸信号L2进行FFT运算，得到实时呼吸频率。
全文摘要
本发明公开了一种非接触式生命体征监护系统的信号处理算法，包括如下步骤步骤一，将接收到的I、Q两路信号分别进行心跳和呼吸信号分离；步骤二，利用主成分分析算法进行心跳和呼吸主成分提取；步骤三，对步骤二获得的心跳和呼吸成分分别进行平滑和傅立叶变换以得到心跳和呼吸的波形及频率。本发明方法有效可靠，可对生命体征信号进行实时监测，监测精度高、实时性强。
文档编号A61B5/08GK103070687SQ201310046409
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者洪弘, 朱晓华, 李彧晟, 李洪涛, 顾陈, 黄剑 申请人:南京理工大学