一种基于雷达的车内生命体征监测方法与流程

本发明涉及交通安全领域，具体涉及一种基于雷达的车内驾驶员生命体征监测方法。

背景技术：

1、随着新能源与智能汽车的发展，实时监测驾驶员的生命体征信息受到广泛的关注。通过连续监测驾驶员的呼吸和心跳信息可以较为准确地判断驾驶员疲劳程度及身体健康状态，目前常用的生命体征监测设备多为可穿戴式，如血氧仪，胸带，穿戴式心电采集装置等，然而，长时间的佩戴这些传感器受到线缆的束缚，不适用于日常的驾驶；随着电子信息技术的发展，基于雷达的非接触式生命体征检测已成为一种有效的监测方法，可对车内人体进行持续稳定的监测，现有技术中，为汽车配置的车内成员监测系统可以感知轻微呼吸的胸部运动幅度，探测人体的存在，能避免遗忘在车内的儿童、检测出是否有人体的存在，还能检测出生命体征信息，然而目前基于雷达的生命体征检测建立在人体保持不动的条件下，在实际场景中，即使受试者位于相同的位置，他也不可能保持完全的静止，目标可能随时移动身体部位，导致生命体征信号被这些噪声干扰，从而影响检测结果的准确度。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种基于雷达的车内驾驶员生命体征监测方法，可以在低信噪比的监测环境下较为准确地检测驾驶员生命体征信息，且在人体存在微动的条件下仍可以正常监测，更贴近实际的车内场景。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提出一种基于雷达的驾驶员车内生命体征监测方法，包括以下步骤：

4、s1、车载雷达向车内空间发射信号，获取中频回波信号；

5、s2、对获取到的中频回波信号做预处理，获取确定目标与雷达的固定距离d0；

6、s3、在距雷达d0的目标处提取连续多帧的生命体征信号p(t)；

7、s4、通过s3得到的生命体征信号p(t)进行频率估计，得到呼吸心跳的频率。

8、优选地，所述车载雷达为单发多收的毫米波雷达。

9、优选地，s1中，发射信号的表达式为：

10、xt(t)＝atexp(j(2πf0t+πμt2))

11、其中，at为发射信号幅度，f0为起始频率，μ为调频斜率；

12、中频回波信号表达式为：

13、xif(t)＝aexp(j(2πμτt+2πf0τ-πμτ2))

14、τ＝2r/c为回波信号的延时，r为反射目标与雷达之间的距离。

15、优选地，s2中，对获取到的中频回波信号预处理的方法为：通过1-d fft处理将获取到的中频回波信号从时域变换到一维频域；获取d0的方法为：统计连续20帧出现次数最多的最大峰值点对应的距离单元，将该距离单元作为目标与雷达的固定距离d0。

16、优选地，s3包括以下子步骤：

17、s301、提取连续多帧距雷达d0的目标处的i/q两路通道信号i(t)/q(t)；

18、s302、基于极值直流偏移校正算法得到i/q通道去直流的信号ic(t)/qc(t)；

19、s303、基于希尔伯特变换融合差分的交叉相乘法(hilbert and differentialcross-multiply,hadcm)解调获取生命体征信号。

20、优选地，当i(t)/q(t)分别取得极值时，通过极值计算出直流偏移量，通过滑窗算法计算ts内的直流偏移量，得到去直流的信号ic(t)/qc(t)，其中0.5≤t≤4。

21、优选地，i通道信号i(t)及q通道信号q(t)的表达式分别为：

22、

23、

24、其中，θ表示常数相移，ai(t)/aq(t)和φi0/φq0分别表示由i/q通道的幅度和相位不平衡项；p(t)＝4πx(t)/λ，x(t)表示由呼吸和心跳运动带来的位移量，△d为人体静止时的随机微动产生的位移量，λ表示波长；dci(t)/dcq(t)分别表示i/q通道时变的直流偏移量。

25、优选地，s303具体包括：

26、先分别计算ic(t)/qc(t)的希尔伯特变换ih(t)/qh(t)及差分信号利用交叉相乘的方法获取生命体征信号的微分形式其表达式为：

27、

28、再通过对积分得到生命体征信号p(t)＝4πx(t)/λ。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

30、本发明通过极值直流偏移校正算法去除时变的直流分量，并通过hadcm解调算法获取生命体征信号，在低信噪比的监测环境下较为准确地检测生命体征信息，且在人体存在微动的条件下仍可以正常监测，其适用场景更贴近真实的车内环境。

技术特征：

1.一种基于雷达的车内生命体征监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于雷达的车内生命体征监测方法，其特征在于，所述车载雷达为单发多收的毫米波雷达。

3.根据权利要求1所述的一种基于雷达的车内生命体征监测方法，其特征在于，s1中，发射信号的表达式为：

4.根据权利要求1所述的一种基于雷达的车内生命体征监测方法，其特征在于，s2中，对获取到的中频回波信号预处理的方法为：通过1-d fft处理将获取到的中频回波信号从时域变换到一维频域；获取d0的方法为：统计连续20帧出现次数最多的最大峰值点对应的距离单元，将该距离单元作为目标与雷达的固定距离d0。

5.根据权利要求1所述的一种基于雷达的车内生命体征监测方法，其特征在于，s3包括以下子步骤：

6.根据权利要求5所述的一种基于雷达的车内生命体征监测方法，其特征在于，当i(t)/q(t)分别取得极值时，通过极值计算出直流偏移量，通过滑窗算法计算ts内的直流偏移量，得到去直流的信号ic(t)/qc(t)，其中0.5≤t≤4。

7.根据权利要求5所述的一种基于雷达的车内生命体征监测方法，其特征在于，i通道信号i(t)及q通道信号q(t)的表达式分别为：

8.根据权利要求5所述的一种基于雷达的车内生命体征监测方法，其特征在于，s303具体包括：

技术总结本发明涉及一种基于雷达的车内生命体征监测方法，包括步骤：S1、车载雷达向车内空间发射信号，获取中频回波信号；S2、对获取到的中频回波信号做预处理，获取确定目标与雷达的固定距离d<subgt;0</subgt;；S3、在距雷达d<subgt;0</subgt;的目标处提取连续多帧的生命体征信号p(t)；S4、通过S3得到的生命体征信号p(t)进行频率估计，得到呼吸心跳的频率，本发明可以在低信噪比的监测环境下较为准确地检测生命体征信息，且在人体存在微动的条件下仍可以正常监测，更贴近实际的车内场景。技术研发人员：贺鹏麟,赵宏涛,杨明磊,欧阳文玉受保护的技术使用者：深圳智慧车联科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2