基于MIMO雷达的生命体征参数估计方法及性能评估技术

本申请公开了基于MIMO雷达的生命体征参数估计方法及性能评估，涉及MIMO雷达应用技术领域，提供了MIMO雷达进一步应用于生命体征参数估计中来提高参数估计的性能的技术方案。本申请包括在观测区域放置MIMO雷达；获取MIMO雷达位置信息、观测区域位置信息；获取MIMO雷达的接收到的采集样本信息，采集样本信息为MIMO雷达发射天线经观测区域的发射信号；输入位置信息和样本信息至信号模型，信号模型输出通过最大似然估计输入信息的未知参数，信号模型输出估计未知参数的克拉美罗界值；输出生命体征参数信息及其参数估计的性能。本申请实现了通过MIMO雷达采用贝叶斯估计获取心跳频率的估计值，并利用参数的克拉美罗界值对估计性能进行评估。行评估。行评估。

【技术实现步骤摘要】
基于MIMO雷达的生命体征参数估计方法及性能评估


[0001]本申请涉及MIMO雷达应用
，具体涉及基于MIMO雷达的生命体征参数估计方法及性能评估。

技术介绍

[0002]生命体征主要包括，心跳，呼吸，脉搏，温度等。作为人体健康反馈的重要指标，对生命体征参数进行精确估计是至关重要的。因此，人们对生命体征参数估计的方法进行了许多新的探究。
[0003]雷达作为一种非接触、非入侵的设备被广泛应用于人体健康监测。多输入多输出(MIMO,Multiple Input Multiple Out)雷达在参数估计中可以带来性能增益。
[0004]故，如何将MIMO雷达进一步应用于生命体征参数估计中来提高参数估计的性能，成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请所要解决的技术问题是：如何将MIMO雷达进一步应用于生命体征参数估计中来提高参数估计的性能。本申请提供了解决上述问题的基于MIMO雷达的生命体征参数估计方法及性能评估，本申请获得一种基于MIMO雷达，利用最大似然(ML)估计对人体心跳参数进行估计，并给出参数估计性能评估指标克拉美罗界(CRB)的计算方法。
[0006]本申请通过下述技术方案实现：
[0007]第一方面，本申请提供一种基于MIMO雷达的生命体征参数估计方法，所述方法包括：
[0008]在观测区域放置MIMO雷达；
[0009]获取MIMO雷达位置信息、观测区域位置信息；
[0010]获取MIMO雷达的接收到的采集样本信息，所述采集样本信息为MIMO雷达发射天线经观测区域的发射信号；
[0011]输入位置信息和样本信息至信号模型，所述信号模型输出通过最大似然估计输入信息的未知参数，所述信号模型输出估计未知参数的克拉美罗界值；
[0012]输出生命体征参数信息及其参数估计的性能。
[0013]可选地，所述在观测区域放置MIMO雷达，包括：
[0014]划分观测区域为多个区域，并建立坐标系，并对应划分的观测区域放置MIMO雷达的多个接收天线。
[0015]可选地，所述获取MIMO雷达位置信息、观测区域位置信息，包括：
[0016]获取多个区域的多个区域中点的坐标集，获取MIMO雷达几多个接收天线、发射天线的对应区域的位置信息。
[0017]可选地，所述获取MIMO雷达的接收到的采集样本信息，所述采集样本信息为MIMO雷达发射天线经观测区域的发射信号，包括：
[0018]获取对应采样时刻的发射天线采样值，发射信号的载波频率；
[0019]获取发射天线、接收天线对应区域的反射系数；
[0020]获取对应时刻的观测区域位移数据，包括呼吸位移数据和心跳位移数据；
[0021]获取呼吸与心跳的谐波在对应区域的幅度。
[0022]可选地，所述输入位置信息和样本信息至信号模型，所述信号模型输出通过最大似然估计输入信息的未知参数，所述信号模型输出估计未知参数的克拉美罗界值，包括：
[0023]通过最大似然估计输入的未知参数估计中的心跳频率参数估计，并计算对应心跳频率参数估计的克拉美罗界矩阵。
[0024]可选地，所述输出生命体征参数信息及其参数估计的性能，包括：
[0025]通过最大似然估计的均方误差性能与克拉美罗界值，评估基于贝叶斯的参数估计的性能。
[0026]第二方面，本申请提供一种用于生命体征参数估计的MIMO雷达，包括多个设置在观测区域的发射天线和接收天线，所述发射天线和接收天线收集采集样本信息，所述MIMO雷达用于实现如第一方面所述的方法。
[0027]第三方面，本申请提供一种基于MIMO雷达的生命体征参数估计装置，包括：
[0028]设置在观测区域的MIMO雷达；
[0029]位置信息获取模块，用于获取MIMO雷达位置信息、观测区域位置信息；
[0030]采集样本信息获取模块，用于获取MIMO雷达的接收到的采集样本信息，所述采集样本信息为MIMO雷达发射天线经观测区域的发射信号；
[0031]处理模块，包括信号模型，用于输入位置信息和样本信息至信号模型，所述信号模型输出通过最大似然估计输入信息的未知参数，所述信号模型输出估计未知参数的克拉美罗界值；
[0032]输出模块，用于输出生命体征参数信息及其参数估计的性能。
[0033]第四方面，本申请提供一种基于MIMO雷达的生命体征参数估计及性能评估系统，包括：处理器和存储器；
[0034]所述存储器存储计算机执行指令；
[0035]所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令时，实现如第一方面任一项所述的方法。
[0036]第五方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面任一项所述的方法。
[0037]本申请具有如下的优点和有益效果：
[0038]本申请通过上述步骤，实现了通过MIMO雷达采用贝叶斯估计获取心跳频率的估计值，并利用参数的克拉美罗界值对估计性能进行评估。
附图说明
[0039]此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本申请实施例的限定。在附图中：
[0040]图1为本申请实施例提供一种基于MIMO雷达的生命体征参数估计方法；
[0041]图2为本申请实施例提供的HR心率监测设置的横截面视图。
[0042]图3为本申请实施例提供的心跳、呼吸和整体胸廓位移曲线示意图。
[0043]图4为本申请实施例提供的利用SISO和2
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2MIMO雷达的ML估计的MSE和相应CRB示意图。
具体实施方式
[0044]在对本申请的任意实施例进行详细的描述之前，应该理解本申请的应用不局限于下面的说明或附图中所示的结构的细节。本申请可采用其它的实施例，并且可以以各种方式被实施或被执行。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性改进前提下所获得的所有其它实施例，均属于本申请保护的范围。
[0045]生命体征主要包括，心跳，呼吸，脉搏，温度等。作为人体健康反馈的重要指标，对生命体征参数进行精确估计是至关重要的，其中，雷达作为一种非接触、非入侵的设备被广泛应用于人体健康监测。
[0046]但对于MIMO雷达而言，在对生命体征参数估计中可以带来性能增益，故，如何将MIMO雷达进一步应用于生命体征参数估计中来提高参数估计的性能，成为亟需解决的问题。
[0047]本申请采用的方法，为最大似然(ML)估计方法，最大似然(ML)估计方法作为一种渐近无偏和渐近有效的方法，被广泛应用于参数估计的实际问题中。而克拉美罗界(CRB)作为参数无偏估计误差的下限，是参数估计问题中广泛使用的性能评价指标。
[0048]因此，在基于MIMO雷达的人体生命体征参数估计和性能评估中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MIMO雷达的生命体征参数估计方法，其特征在于，所述方法包括：在观测区域放置MIMO雷达；获取MIMO雷达位置信息、观测区域位置信息；获取MIMO雷达的接收到的采集样本信息，所述采集样本信息为MIMO雷达发射天线经观测区域的发射信号；输入位置信息和样本信息至信号模型，所述信号模型输出通过最大似然估计输入信息的未知参数，所述信号模型输出估计未知参数的克拉美罗界值；输出生命体征参数信息及其参数估计的性能。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在观测区域放置MIMO雷达，包括：划分观测区域为多个区域，并建立坐标系，并对应划分的观测区域放置MIMO雷达的多个接收天线。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取MIMO雷达位置信息、观测区域位置信息，包括：获取多个区域的多个区域中点的坐标集，获取MIMO雷达几多个接收天线、发射天线的对应区域的位置信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取MIMO雷达的接收到的采集样本信息，所述采集样本信息为MIMO雷达发射天线经观测区域的发射信号，包括：获取对应采样时刻的发射天线采样值，发射信号的载波频率；获取发射天线、接收天线对应区域的反射系数；获取对应时刻的观测区域位移数据，包括呼吸位移数据和心跳位移数据；获取呼吸与心跳的谐波在对应区域的幅度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述输入位置信息和样本信息至信号模型，所述信号模型输出通过最大似然估计输入信息的未知参数，所述信号模型输出估计未知参数的克拉美罗界值，包括：通过最大似然估计输入的未知参数估计中的心跳频率参数估计...

【专利技术属性】
技术研发人员：王培超，何茜，李浩正，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院衢州，
类型：发明
国别省市：