本发明涉及一种生命征象检测系统及方法，特别涉及一种多目标生命征象检测系统及方法。
背景技术：
：：在现有的生命征象检测装置中，可通过让单一信号先后经过两天线发射至目标生物体相反的两侧，来直接地消除此目标生物体的身体位移造成的都普勒(多普勒)相移，以实现生命征象检测的目的。此架构下，仅需要一个雷达装置即可实现，且对于雷达装置的线性度要求不高，就能承受生物体在大幅度身体位移情况下进行生命征象检测。然而，目前市面上使用雷达检测呼吸和心率的技术，仅设计用于近距离检测单一目标生物体，在此架构下，无法于同时间检测数个目标生物体在不同距离的回传信号。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题在于，如何通过检测系统的改良，来同时间检测数个人体在不同距离的回传信号，以观测及计算出多个目标人体的呼吸和心跳次数。为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种多目标生命征象检测系统，其包括传送器、接收器及处理器。传送器用于向检测区域传送毫米波信号，接收器用于接收由检测区域中的多个目标反射产生的反射毫米波信号。处理器，连接于传送器及接收器，经配置以执行：持续分析所接收的所述反射毫米波信号，以产生多个信号强度对距离数据；将多个信号强度对距离数据进行保留极值处理，产生信号极值对距离数据；取得多个信号极值对距离数据，执行峰值搜索演算法，以产生峰值列表，其中所述峰值列表包括多个峰值，且每个峰值对应于一峰值距离；依据一欲检测目标数及多个峰值距离产生一距离阵列，所述距离阵列包括多个距离变数，且多个距离变数的数量对应于所述欲检测目标数；对多个距离变数对应的多个峰值执行一生命征象检测演算法，以产生多个目标的多个生命征象数据。为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种多目标生命征象检测方法，其包括：配置一传送器向一检测区域传送一毫米波信号；配置一接收器接收由所述检测区域中的多个目标反射产生的一反射毫米波信号；以及配置一处理器执行：持续分析所接收的所述反射毫米波信号，以产生多个信号强度对距离数据；将多个信号强度对距离数据进行一保留极值处理，产生一信号极值对距离数据；取得多个信号极值对距离数据，执行一峰值搜索演算法，以产生一峰值列表，其中所述峰值列表包括多个峰值，且每个峰值对应于一峰值距离；依据一欲检测目标数及多个峰值距离产生一距离阵列，所述距离阵列包括多个距离变数，且多个距离变数的数量对应于所述欲检测目标数；对多个距离变数对应的多个峰值执行一生命征象检测演算法，以产生多个目标的多个生命征象数据。为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。附图说明图1为本发明实施例的多目标生命征象检测系统的系统架构图。图2为本发明实施例的检测演算法的流程图。图3为本发明实施例的移动窗格、保留极值及峰值搜索演算法所产生的信号极值对距离数据及峰值示意图。图4为本发明实施例的通过生命征象演算法所检测到呼吸和心跳的数值界面的示意图。图5a及图5b为本发明另一实施例的多目标生命征象检测方法的流程图。附图标记说明：多目标生命征象检测系统：1传送器：100传送端天线：tx功率放大器：pa移相器：ps合成器：syn接收器：110接收端天线：rx低噪声放大器：lna微处理器：mcu混频器：mx中频电路：if模拟数字转换器：adc峰值：pk1、pk2、pk3元素：rangebinindex[i]具体实施方式以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“多目标生命征象检测系统及方法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种元件或者信号，但这些元件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一元件与另一元件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。参阅图1，其为本发明实施例的多目标生命征象检测系统的系统架构图。如图所示，本发明一实施例提供一种多目标生命征象检测系统1，其包括传送器100、接收器110及微处理器mcu。其中，传送器100是用于向检测区域传送毫米波信号，而接收器110则用于接收由检测区域中的多个目标反射产生的反射毫米波信号。毫米波(mmwave)是一类使用短波长电磁波的特殊雷达技术。雷达系统发射的电磁波信号被其发射路径上的物体阻挡继而会发生反射，而完整的毫米波雷达系统包括发送(tx)和接收(rx)射频(rf)元件，以及时脉电路等模拟组件，还有模拟数字转换器(adc)、微控制器(mcu)及数字信号处理器(dsp)等数字元件。优选者，传送端天线tx及接收端天线rx可选用77ghz长距离的毫米波雷达天线。由于雷达的频率越高，波长越短，较不受光或外界环境的干扰影响，故其分辨率和准确度会越高。另一方面，因为毫米波雷达的工作频率较高，因此适用于检测微小距离变化，亦即，可通过反射波的相位变化进行生命特征感测。另一方面，在本发明中采用了频率调制连续波(frequencymodulatedcontinuouswaveform,fmcw)信号作为毫米波信号。在雷达系统中，其基本概念是指电磁信号发射过程中被其发射路径上的物体阻挡进行的反射。而fmcw雷达系统所用信号的频率随时间变化呈线性升高，这种类型的信号也称为线性调频脉冲。在本实施例中，毫米波雷达的硬件系统可使用常见的fmcw架构，如图1所示，传送器100包括传送端天线tx、功率放大器pa、移相器ps及合成器syn。接收器110包括接收端天线rx、低噪声放大器lna、混频器mx、中频电路if及模拟数字转换器adc。合成器syn用于产生线性调频脉冲，线性调频脉冲由传送端天线tx发射。此时，若在检测区域中有物体存在，物体对线性调频脉冲的反射生成由接收端天线rx捕捉的反射线性调频脉冲，即上文所述的反射毫米波信号。接着，混频器mx用于将传送端天线tx与接收端天线rx的信号进行合并，混频器mx会计算出发射波与接收波之间的频率差，进而降频并输出中频(if)信号。再通过后端的中频电路if来取得检测目标的信息，最后会经过模拟数字转换器adc，将信号送至数字信号处理器，如图所示的微处理器mcu中进行处理。其中，低噪声放大器lna与接收端天线rx电性连接，用以使反射毫米波信号具有更大的增益(gain)以及灵敏度，并将增益后的反射毫米波信号传送至混频器mx。通常而言，对于成年人，因呼吸而产生的胸部位移为几毫米。而因心跳产生的位移大约为几百微米。为了测量这些微小的位移，需要使用位于目标距离的fmcw信号的相位，并在一段时间内跟踪相位。请进一步参照图2，其为本发明实施例的检测演算法的流程图。其中，连接于传送器100及接收器110的处理器，例如微控制器mcu或数字信号处理器(dsp)，经配置以执行以下步骤：s100：持续分析所接收的反射毫米波信号，以产生多个信号强度对距离数据。需要说明的是，本发明是通过检测演算法处理，可于同时间检测数个人体在不同距离的回传信号，并通过观测特定距离时然后分析相位微小变化，来观测及计算出人体的呼吸和心跳次数。因此，利用雷达发射出去频率调制连续波(fmcw,frequencymodulatedcontinuouswaveform)的方式来检测多个目标物体的振动变化，例如：呼吸及心跳造成的微小振动，通过程序演算法处理可以同时间监测多个目标物，分别判断其相位微小变化的相关参数，即可获得多个目标物体的心跳和呼吸次数。s102：将多个信号强度对距离数据进行保留极值处理，产生信号极值对距离数据。详细而言，可设定移动窗格(movingwindow)来产生最新获得的信号强度对距离数据，并且，信号极值对距离数据可通过将移动窗格所产生的多个信号强度对距离数据进行保留极值处理来取得。请参照图3，其为本发明实施例的移动窗格、保留极值及峰值搜索演算法所产生的信号极值对距离数据及峰值示意图。如图所示，实线为分析后产生的单次信号对强度数据，虚线为以移动窗格产生多次信号对强度数据后，进行保留极值处理获得的信号极值对距离数据。以本实施例而言，图所示的是通过检测系统，所观测到目标物为三个人时的fmcw信号。其图框中的实线为fmcw原始数据(rawdata)，虚线为目标微小移动后所检测到的信号，并通过存储器暂存移动窗格及保留极值处理后的结果。s104：取得多个信号极值对距离数据，执行峰值搜索演算法，以产生峰值列表，其中，峰值列表包括多个峰值，且每个峰值各对应于一峰值距离。例如，本实施例搜索到了三个峰值pk1、pk2及pk3，其对应的峰值距离分别为0.9、1.7及2.2(米)。举例而言，峰值列表于生命征象检测演算法中可命名为peakslisttable，其存放了搜索到的峰值及对应的距离，并集合于此表格内。需要说明的是，峰值列表中的峰值可依据信号强度进行排列。s106：依据欲检测目标数及多个峰值距离产生距离阵列。详细来说，距离阵列可包括多个距离变数，且使用者可自行设定欲检测目标数，来决定距离变数的数量。举例而言，距离阵列于生命征象检测演算法中可命名为rangebinindex，欲检测目标数可命名为numvitalsigns，因此，rangebinindex阵列中的第i个元素可为rangebinindex[i]，i可以从0至numvitalsigns-1。例如图3，搜索到三个峰值pk1、pk2及pk3，可产生rangebinindex[0]＝0.9、rangebinindex[1]＝1.7及rangebinindex[2]＝2.2等三个元素，表示目前雷达检测所对应到的不同距离。s108：对多个距离变数对应的多个峰值执行生命征象检测演算法，以产生多个目标的多个生命征象数据。请参照图4，其为本发明实施例的通过生命征象演算法所检测到呼吸和心跳的数值界面的示意图。如图4所示，本实施例为欲检测目标数设定为4的范例，其中，目标1至目标3的元素rangebinindex[i]分别对应于各自的距离变数。此实施例中，元素rangebinindex[0]对应的距离变数为27，元素rangebinindex[1]对应的距离变数为81，元素rangebinindex[2]对应的距离变数为61。此处，所谓距离变数是通过由峰值距离乘上一常数k所得到，此常数k会由多目标生命征象检测系统1的硬件实际状况来决定。当欲检测目标数设定为4，而仅寻找到3个峰值时，则会将元素rangebinindex[3]对应的距离变数设定为0，代表停止检测。因此，生命征象检测演算法仅会针对三个距离变数进行检测，以获得生命征象，如呼吸及心跳。s110：经过一预定时间，产生另一峰值列表。此处，预定时间是由使用者设定进行判断目标位置是否发生改变的更新时间，例如可为6秒，并且可由帧数来设定产生信号强度对距离数据的频率，例如，每秒可为20帧，而前述的移动窗格可设定为最新产生的10帧信号强度对距离数据。换言之，此另一峰值列表是通过重复执行前述步骤s100至s104所产生的，并且通过设定此更新时间，可对目标的距离进行锁定，同时亦可判断目标是否离开检测区域。s112：将距离阵列与另一峰值列表进行比对，以另一峰值列表对距离变数进行更新。s114：对更新后的距离阵列的多个距离变数对应的另一峰值列表中的峰值进行生命征象检测，以产生更新的多个生命征象数据。在本实施例中，通过程序演算法加工处理，可同步检测任一有心跳或呼吸的物体，例如人或动物。此外，通过fmcw回传的反射信号，还可进一步获得目标物的体积大小，识别出其目标物的形态。此外，当本发明的多目标生命征象检测系统1仅设置单一传送端天线tx及单一接收端天线rx时，可以分辨不同距离目标物的所在点，但本发明不限于此。多目标生命征象检测系统1亦可包括多个传送端天线tx及接收端天线rx，其可利用到达角度(directionofarrival,doa)估测技术，来区分出同距离、不同方向角度的目标物，再通过本发明检测多个目标物体的方法，来锁定目标物位置后，分析出其呼吸和心跳的生命特征。以下将说明本发明的多目标生命征象检测方法，以及将距离阵列与另一峰值列表进行比对的另一实施方式。参阅图5a及图5b，其为本发明另一实施例的多目标生命征象检测方法的流程图。如图所示，本发明另一实施例提供一种多目标生命征象检测方法，其适用于前述实施例的多目标生命征象检测系统，且至少包括下列几个步骤：步骤s200：配置传送器向检测区域传送毫米波信号。步骤s201：配置接收器接收由检测区域于无目标状态下产生的背景反射毫米波信号。具体来说，在进行生命征象检测之前，可先对系统进行校正，其方式是将无目标状态下接收进来的fmcw信号，经过统计平均计算多次后，当作基准值，即为校正的数据。步骤s202：配置接收器接收由检测区域中的多个目标反射产生的反射毫米波信号。进一步，配置处理器执行以下步骤：步骤s203：将所接收的反射毫米波信号减去背景反射毫米波信号之后，进行分析以产生信号强度对距离数据。步骤s204：以移动窗格产生最新的信号强度对距离数据。详细而言，将接收的fmcw信号减去基准值后，再使用移动窗格及保留极值处理，可降低人体移动时，造成信号忽强忽弱而导致不易检测锁定的现象发生。步骤s205：将移动窗格所产生的多个信号强度对距离数据进行保留极值处理以产生信号极值对距离数据。步骤s206：执行峰值搜索演算法，以产生峰值列表。需要说明的是，在本实施例中，峰值列表中的峰值可依据信号强度进行排列，且峰值列表还包括对应多个峰值的多个旗帜，用于标示多个峰值的使用状态。若已产生前述的多个生命征象数据，亦即，已经被用于分析生命征象，则将此峰值标示为已经使用。若尚未产生前述的多个生命征象数据，亦即尚未被用于分析生命征象，则将此峰值标示为尚未使用。举例而言，可从信号最强的峰值开始产生生命征象数据。步骤s207：依据欲检测目标数及峰值距离产生距离阵列。步骤s208：对距离变数对应的峰值执行生命征象检测演算法，以产生多个目标的多个生命征象数据。步骤s209：经过预定时间，产生另一峰值列表。步骤s210：检查另一峰值列表的旗帜是否标示为已经使用过。若是，则进入步骤s211，重新产生另一信号极值对距离数据，并执行峰值搜索演算法，以产生另一峰值列表，并执行步骤s212；若否，则直接执行步骤s212。步骤s212：逐次检查每个距离变数，如图5b所示，执行for环路，检查距离阵列的第i个距离变数，令i＝0…numvitalsigns-1。步骤s213：判断距离变数是否在多个峰值距离的其中之一的门限范围内。换言之，判断是否接近多个峰值距离的其中之一。若距离变数在多个峰值距离的其中之一的门限范围内，则进入步骤s214：将旗帜标示为已经产生生命征象数据，并以峰值距离更新距离变数，并进入步骤s212，令i＝i+1，检查次一个距离变数。若距离变数并未在多个峰值距离的其中之一的门限范围内，则回到步骤s212，令i＝i+1，检查次一个距离变数。当所有距离变数均检查结束，进入步骤s215：逐次检查每个距离变数，如图所示，执行另一个for环路，检查距离阵列的第i个距离变数，令i＝0…numvitalsigns-1，并执行步骤s216。步骤s216：检查多个距离变数是否有重复状况，若有则将重复的距离变数删去，例如，如图4所示，将距离变数设定为0。步骤s217：判断距离变数是否存在于最新的峰值列表中。若是，则进入步骤s219，若否，则进入步骤s218：以未被使用的峰值距离更新未存在于峰值列表中的距离变数，亦即，将未存在于峰值列表中的距离变数更新为，峰值列表中标示为未被使用的旗帜的峰值所对应的峰值距离，并进入步骤s219。换言之，此距离变数对应的目标可能于检测区域中产生移动，因此可对强度次强的未被使用的峰值的所在位置进行生命征象检测。步骤s219：将执行生命征象检测演算法时无法产生生命征象数据的距离变数，以最新的峰值列表中，标示为未被使用的旗帜的峰值所对应的峰值距离进行更新。接着回到步骤s216，令i＝i+1，检查次一个距离变数。当所有距离变数均检查结束，进入步骤s220：对更新后的距离阵列的多个距离变数对应的另一峰值列表中的多个峰值进行生命征象检测，以产生更新的多个生命征象数据。本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的多目标生命征象检测系统方法，通过程序演算法加工处理，可同步检测多个具有生命征象的目标物，此外，通过fmcw回传的反射信号，还可进一步获得多个目标物的体积大小，识别出其目标物的形态。此外，通过将接收的fmcw信号减去基准值后，再使用移动窗格及保留极值处理，可降低人体移动时，造成信号忽强忽弱而导致不易检测锁定的现象发生。另一方面，通过设置多个传送端天线及接收端天线，其可利用到达角度(directionofarrival,doa)估测技术，来区分出同距离、不同方向角度的目标物，再通过本发明检测多个目标物体的方法，来锁定目标物位置后，分析出其呼吸和心跳的生命特征。以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求内。当前第1页12当前第1页12