基于呼吸模式监测雷达的呼吸模式判决方法技术

本发明专利技术公开了一种基于呼吸模式监测雷达的呼吸模式判决方法，包括以下步骤：步骤1、用呼吸模式监测雷达采集信号，将测得的心跳、呼吸的混合信号进行解调，得到呼吸信号，并对呼吸信号进行低通滤波，得到去除杂波干扰后的呼吸信号；步骤2、截取30秒去除杂波干扰后的呼吸信号，并进行特征提取，得出能够区分不同呼吸模式呼吸信号的特征参数；步骤3、确定不同呼吸模式和特征参数之间的映射关系；步骤4、根据步骤3的映射关系，判决呼吸模式监测雷达获取的呼吸信号属于何种呼吸模式。本发明专利技术方法有效可行，性能可靠，可以准确地判决呼吸的模式。

Respiratory mode decision method based on breathing mode monitoring radar

The invention discloses a breathing mode decision method for monitoring the breathing pattern based on radar, which comprises the following steps: 1, by monitoring the breathing pattern of radar signal acquisition, the mixed signal measured respiration and heartbeat to demodulate the signal to be breathing, and the low-pass filtering of the respiratory signal, get the removal of the respiratory signal wave after the interference; step 2, the interception of 30 seconds to remove clutter interference after the respiratory signal, and feature extraction, feature parameters that can distinguish different breathing patterns of respiration signal; step 3, determine the mapping relationship between different breathing patterns and characteristic parameters; step 4 step 3, according to the mapping relation between the judgment of the respiratory signal monitoring the breathing pattern radar belongs to a kind of breathing pattern. The method of the invention is effective and feasible, and has reliable performance and can accurately judge the mode of breathing.

【技术实现步骤摘要】
基于呼吸模式监测雷达的呼吸模式判决方法
本专利技术属于雷达领域，特别是一种基于呼吸模式监测雷达的呼吸模式判决方法。
技术介绍
呼吸是反映人身体状况的重要信号之一。传统的呼吸监测方法是接触式监测。接触式监测所使用的电极会使被监测者感到束缚和不适，这将影响被监测者的生理特征，会对监测结果产生干扰。并且监测式监测无法直接接触一些患者，会使应用范围受到限制，例如：接触式呼吸监测无法对大面积烧伤病人、传感病患者、皮肤病患者、刚出生的婴儿进行监测。此外，监测式监测在每次监测之前，需要专业的医护人员做将近一个小时的准备，操作繁琐，这将耗费一定的人力和财力，且不能实现呼吸的长时间监测。因此，目前急需一种非接触式的呼吸模式监测方法，但是现有技术中尚无相关描述。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对接触式呼吸监测存在的不足，提供一种基于呼吸模式监测雷达的呼吸模式判决方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于呼吸模式监测雷达的呼吸模式判决方法，包括以下步骤：步骤1、用呼吸模式监测雷达采集信号，将测得的心跳、呼吸的混合信号进行解调，得到呼吸信号，并对呼吸信号进行低通滤波，得到去除杂波干扰后的呼吸信号；步骤2、截取30秒去除杂波干扰后的呼吸信号，并进行特征提取，得出能够区分不同呼吸模式呼吸信号的特征参数；具体为：步骤2-1、提取呼吸信号上包络方差max_var，具体为：设门限值0.049，将大于该门限的呼吸信号的上升沿峰值提取出来，对得到的呼吸信号的上升沿峰值向量求方差，得到呼吸信号上包络方差max_var；步骤2-2、提取呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var，具体为：对呼吸信号进行希尔伯特变换并进行平滑，得到呼吸信号的瞬时频率向量，再对该向量求方差，得到呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var；步骤2-3、提取呼吸信号瞬时频率平均值ins_f_av，具体为：对步骤2-2得到的呼吸信号的瞬时频率向量取平均，得到呼吸信号瞬时频率平均值ins_f_av；步骤2-4、提取呼吸信号短时过零率最小值cross_ze_min，具体为：由如下公式：得到呼吸信号短时过零率最小值cross_ze_min，式中，x(n)是预处理后的呼吸信号，N是窗内的采样点数。若设窗长为4秒，采样频率为100，则窗内的采样点数为400。步骤3、确定不同呼吸模式和特征参数之间的映射关系；具体为：A、正常呼吸：呼吸信号上包络方差Max_var小于等于10-4量级，呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var小于等于10-4量级，呼吸信号瞬时频率平均值ins_f_av在0.2到0.33之间，短时过零率最小值cross_ze_min值为非0值；B、潮式呼吸：呼吸信号上包络方差Max_var大于10-4量级，呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var大于10-4量级，短时过零率最小值cross_ze_min值为0；C、潮式变体呼吸：呼吸信号上包络方差Max_var大于10-4量级，呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var小于等于10-4量级，短时过零率最小值cross_ze_min值为非0值；D、节律障碍型呼吸：呼吸信号上包络方差Max_var大于10-4量级，呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var大，短时过零率最小值cross_ze_min值为非0值；E、库玛式呼吸：呼吸信号上包络方差Max_var小于等于10-4量级，呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var小于等于10-4量级，呼吸信号瞬时频率平均值ins_f_av大于0.33，短时过零率最小值cross_ze_min值为非0值。步骤4、根据步骤3的映射关系，判决呼吸模式监测雷达获取的呼吸信号属于何种呼吸模式。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：1)本专利技术利用呼吸模式监测雷达可以实现呼吸的非接触式监测，它能够穿透衣物与被褥等障碍物，与传统的接触式监测相比，操作更便利，能减少人体的不适感，并且可以克服很多的局限性。2)监测了多种常见的呼吸模式，并选择了合适的特征参数，分析得到呼吸模式和这些特征参数之间的映射关系。于是，根据未知呼吸信号的特征参数，便能判决它属于何种呼吸模式。3)方法简单有效，性能可靠，便于实施。下面结合说明书附图对本专利技术做进一步描述。附图说明图1为本专利技术实现呼吸模式判决的步骤框图。图2为正常呼吸的时域波形图。图3为潮式呼吸的时域波形图。图4为潮式变体呼吸的时域波形图。图5为节律障碍型呼吸的时域波形图。图6为库玛式呼吸的时域波形图。具体实施方式一种基于呼吸模式监测雷达的呼吸模式判决方法，包括以下步骤：步骤1、用呼吸模式监测雷达采集信号，将测得的心跳、呼吸的混合信号进行解调，得到呼吸信号，并对呼吸信号进行低通滤波，得到去除杂波干扰后的呼吸信号；步骤2、截取30秒去除杂波干扰后的呼吸信号，并进行特征提取，得出能够区分不同呼吸模式呼吸信号的特征参数；具体为：步骤2-1、提取呼吸信号上包络方差max_var，具体为：设门限值0.049，将大于该门限的呼吸信号的上升沿峰值提取出来，对得到的呼吸信号的上升沿峰值向量求方差，得到呼吸信号上包络方差max_var；步骤2-2、提取呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var，具体为：对呼吸信号进行希尔伯特变换并进行平滑，得到呼吸信号的瞬时频率向量，再对该向量求方差，得到呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var；步骤2-3、提取呼吸信号瞬时频率平均值ins_f_av，具体为：对步骤2-2得到的呼吸信号的瞬时频率向量取平均，得到呼吸信号瞬时频率平均值ins_f_av；步骤2-4、提取呼吸信号短时过零率最小值cross_ze_min，具体为：由如下公式：得到呼吸信号短时过零率最小值cross_ze_min，式中，x(n)是预处理后的呼吸信号，N是窗内的采样点数。步骤3、确定不同呼吸模式和特征参数之间的映射关系；具体为：A、正常呼吸：呼吸信号上包络方差Max_var小于等于10-4量级，呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var小于等于10-4量级，呼吸信号瞬时频率平均值ins_f_av在0.2到0.33之间，短时过零率最小值cross_ze_min值为非0值；B、潮式呼吸：呼吸信号上包络方差Max_var大于10-4量级，呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var大于10-4量级，短时过零率最小值cross_ze_min值为0；C、潮式变体呼吸：呼吸信号上包络方差Max_var大于10-4量级，呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var小于等于10-4量级，短时过零率最小值cross_ze_min值为非0值；D、节律障碍型呼吸：呼吸信号上包络方差Max_var大于10-4量级，呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var大，短时过零率最小值cross_ze_min值为非0值；E、库玛式呼吸：呼吸信号上包络方差Max_var小于等于10-4量级，呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var小于等于10-4量级，呼吸信号瞬时频率平均值ins_f_av大于0.33，短时过零率最小值cross_ze_min值为非0值。步骤4、根据步骤3的映射关系，判决呼吸模式监测雷达获取的呼吸信号属于何种呼吸模式。本专利技术利用呼吸模式监测雷达可以实现呼吸的非接触式监测，它能够穿透衣物与被褥等障碍物，与传统的接触式监测相比，操作更便利，能减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于呼吸模式监测雷达的呼吸模式判决方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、用呼吸模式监测雷达采集信号，将测得的心跳、呼吸的混合信号进行解调，得到呼吸信号，并对呼吸信号进行低通滤波，得到去除杂波干扰后的呼吸信号；步骤2、截取30秒去除杂波干扰后的呼吸信号，并进行特征提取，得出能够区分不同呼吸模式呼吸信号的特征参数；步骤3、确定不同呼吸模式和特征参数之间的映射关系；步骤4、根据步骤3的映射关系，判决呼吸模式监测雷达获取的呼吸信号属于何种呼吸模式。

【技术特征摘要】
1.一种基于呼吸模式监测雷达的呼吸模式判决方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、用呼吸模式监测雷达采集信号，将测得的心跳、呼吸的混合信号进行解调，得到呼吸信号，并对呼吸信号进行低通滤波，得到去除杂波干扰后的呼吸信号；步骤2、截取30秒去除杂波干扰后的呼吸信号，并进行特征提取，得出能够区分不同呼吸模式呼吸信号的特征参数；步骤3、确定不同呼吸模式和特征参数之间的映射关系；步骤4、根据步骤3的映射关系，判决呼吸模式监测雷达获取的呼吸信号属于何种呼吸模式。2.根据权利要求1所述的基于呼吸模式监测雷达的呼吸模式判决方法，其特征在于，步骤2进行特征提取，得出能够区分不同呼吸模式呼吸信号的特征参数，具体为：步骤2-1、提取呼吸信号上包络方差max_var，具体为：设门限值0.049，将大于该门限的呼吸信号的上升沿峰值提取出来，对得到的呼吸信号的上升沿峰值向量求方差，得到呼吸信号上包络方差max_var；步骤2-2、提取呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var，具体为：对呼吸信号进行希尔伯特变换并进行平滑，得到呼吸信号的瞬时频率向量，再对该向量求方差，得到呼吸信号瞬时频率方差ins_f_var；步骤2-3、提取呼吸信号瞬时频率平均值ins_f_av，具体为：对步骤2-2得到的呼吸信号的瞬时频率向量取平均，得到呼吸信号瞬时频率平均值ins_f_av；步骤2-4、提取呼吸信号短时过零率最小值cross_ze_min，具体为：由如下公式：

【专利技术属性】
技术研发人员：洪弘，张青雨，缪冬玉，李慧，王芳，顾陈，李彧晟，朱晓华，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32