基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法的制作方法

本发明涉及一种基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法，属于医疗检测。

背景技术：

1、随着人们对自身健康状况越发关注，智能健康检测需求越来越多。其中，睡眠呼吸暂停综合征（sleep apnea syndrome,sas）检测，即：发现呼吸暂停，并统计睡眠状态下的呼吸暂停次数。判断标准为频次及持续时间，频次为1小时5次以上且每次持续10秒以上。

2、现阶段呼吸暂停检测设备主要是两大类，分别是接触式及非接触式。其中非接触无需接触人体，测量精度高、受环境影响小等优点，成为使用者首选。

3、公开号为cn 113940626 a的中国专利公开一种呼吸暂停检测方法、检测设备及存储介质，信号源为原始ad采样数据，信号受干扰影响大，准确度差，不能完全满足使用者精准检测需求。

技术实现思路

1、针对上述现有技术受原始ad数据影响，本发明提供了一种基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法。数据由ti系列毫米波雷达传感器来提供，它受干扰影响小，可提高呼吸暂停检测的准确率。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法，按下述步骤实施：

3、第一步，数据段保存及采集：清醒有效呼吸频率相关数据保存及实时呼吸频率相关数据采集；

4、第二步，呼吸频率计算及缓存：呼吸频率相关数据由雷达芯片数据包提供，呼吸频率计算及缓存为从连续n帧，其中n为设定值，此处设置为100，ti毫米波雷达数据包中提取有效数值，从中找到一呼一吸周期，进而得到呼吸频率；

5、缓存数据即对计算得到呼吸频率数据进行动态缓存，采用fifo制缓存，先保存的呼吸频率先出去，共保存360段数据；

6、第三步，睡眠状态判断：判断其状态，是否为清醒状态或睡眠状态；

7、第四步，呼吸暂停判断：在睡眠状态下，检测是否发生呼吸暂停；

8、第五步，lsm分类：判断呼吸暂停类型。

9、进一步地，开机30s后，开始数据段采集，数据段采集即从数据包中提取有效数值，包括清醒状态采集及实时采集，得到帧序号及呼吸波形总能量，连续采集100帧数据为一个有效数据段，其中帧周期为frameperiod，此处设定frameperiod为100ms，即1段有效时间为；。

10、进一步地，对每段10s数据进行呼吸频率检测，呼吸频率计算方法为：

11、第一，查找每段有效数据段的峰值、对应峰值帧序号索引值，对其所有峰值求均值；

12、第二，计算其峰值间隔，即峰值间隔为前后两峰值帧序号之差；

13、第三，生成峰值频次表并对其进行筛选剔除，并计算呼吸频率；

14、计算方法为：先求均值，然后求呼吸频率；计算公式为式（1）、式（2）所示：

15、 （1）

16、其中，diff为筛选频次表第1列，对应频次f为筛选频次表第2列；

17、 （2）。

18、进一步地，对每次计算呼吸频率及峰值均值进行缓存，存够360个数据，缓存时长为；

19、。

20、进一步地，依据呼吸频率来进行状态判断，状态检测为睡眠及清醒状态检测，状态检测方法：

21、360个连续缓存的呼吸频率中查找呼吸频率小于的次数，其中可设定，为自己清醒测定的呼吸频率均值减2；如果360次中，呼吸频率与次数之差大于40，即；每段连续2次及以上，其中每段持续时间大于20s且段数大于2，则判断为睡眠状态，反之则为清醒状态；

22、如果判断为睡眠状态，则进行下一步呼吸暂停检测，否则，不予后续处理，重新采集数据。

23、进一步地，所述呼吸暂停判断规则为：比较相邻两个呼吸频率及峰值均值，当呼吸频率变化量即相邻两呼吸频率的绝对值大于16次/分钟且相邻两个峰值均值比小于0.4时，则判断为呼吸暂停；建立呼吸暂停情况表，统计每一段暂停开始及结束时刻，并计算每段呼吸暂停的帧数，即用对应段结束帧与开始帧的差，然后依据统计表进行呼吸暂停分类检测。

24、本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明对毫米波雷达数据包进行数据再处理，从而得到精准的呼吸暂停检测情况，实现非接触式、不受测试环境影响目的，可实现快速精准检测脉象。

技术特征：

1.基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法，其特征在于，按下述步骤实施：

2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法，其特征在于，开机30s后，开始数据段采集，数据段采集即从数据包中提取有效数值，包括清醒状态采集及实时采集，得到帧序号及呼吸波形总能量，连续采集100帧数据为一个有效数据段，其中帧周期为frameperiod，此处设定frameperiod为100ms，即1段有效时间为；。

3.根据权利要求2所述的基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法，其特征在于，对每段10s数据进行呼吸频率检测，呼吸频率计算方法为：

4.根据权利要求3所述的基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法，其特征在于，对每次计算呼吸频率及峰值均值进行缓存，存够360个数据，缓存时长为；

5.根据权利要求4所述的基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法，其特征在于，依据呼吸频率来进行状态判断，状态检测为睡眠及清醒状态检测，状态检测方法：

6.根据权利要求5所述的基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法，其特征在于，所述呼吸暂停判断规则为：比较相邻两个呼吸频率及峰值均值，当呼吸频率变化量即相邻两呼吸频率的绝对值大于16次/分钟且相邻两个峰值均值比小于0.4时，则判断为呼吸暂停；建立呼吸暂停情况表，统计每一段暂停开始及结束时刻，并计算每段呼吸暂停的帧数，即用对应段结束帧与开始帧的差，然后依据统计表进行呼吸暂停分类检测。

技术总结
本发明公开一种基于毫米波雷达的睡眠呼吸暂停检测算法，数据由Ti系列毫米波雷达传感器来提供，它受干扰影响小，可提高呼吸暂停检测的准确率；清醒有效呼吸频率相关数据保存及实时呼吸频率相关数据采集；呼吸频率相关数据由雷达芯片数据包提供，呼吸频率计算及缓存为从连续N帧，Ti毫米波雷达数据包中提取有效数值，从中找到一呼一吸周期，进而得到呼吸频率；缓存数据即对计算得到呼吸频率数据进行动态缓存，采用FIFO制缓存，先保存的呼吸频率先出去，共保存360段数据；睡眠状态判断：判断其状态，是否为清醒状态或睡眠状态；呼吸暂停判断：在睡眠状态下，检测是否发生呼吸暂停；LSM分类：判断呼吸暂停类型；本发明可广泛应用于医疗检测领域。

技术研发人员：邓韶辉
受保护的技术使用者：山西禾源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22