(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111631545.9 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 中国地质大 学 （武汉） 地址 430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路 388号 (72)发明人 薛伟　麻少鹏　刘力　吴东昌　 杨芯雅　 (74)专利代理 机构 武汉知产时代知识产权代理 有限公司 42 238 专利代理师 魏波 (51)Int.Cl. A61B 5/0205(2006.01) A61B 5/05(2021.01) A61B 5/00(2006.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种用于FMCW雷达的多目标呼吸和心跳信 号检测方法 (57)摘要 本发明公开一种用于FMCW雷达的多目标呼 吸和心跳信号检测方法， 包括以下步骤： 对雷达 中频信号， 按照帧周期构建矩阵R(m,n)， 对R(m, n)中每帧数据分别进行FFT， 得到时间距离矩阵D (p,n)； 对D(p,n)的前N1列数据利用恒虚警率进 行检测， 得到多个目标的潜在 距离； 利用K ‑means 算法对N1列中的多个目标潜在距离聚类， 得到K 个目标的粗略距离， 并确定 K个目标距离范围； 对 于D(p,n)中每一列数据， 在K个距离范围内搜索 峰值， 得到K个目标距离值， 并计算K个目标位置 的相位； 对N列数据中K个目标相位进行解绕和差 分， 进行滤波分离， 得到K个目标的呼吸和心 跳信 号。 本发明可克服杂波影响， 快速得到多个目标 的粗略位置； 改善呼吸和心跳信号的检测精度， 适用于复杂环境下多目标生命体征的检测。 权利要求书2页 说明书5页 附图6页 CN 114469025 A 2022.05.13 CN 114469025 A 1.一种用于FM CW雷达的多目标呼吸和心跳信号检测方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S101： 利用FMCW雷达接收雷达中频信号， 并对中频信号按照帧周期采样构 建信号矩阵R (m,n)， 其中1≤m≤ M、 1≤n≤N， M为每帧采样的点数， N 为帧数； S102： 对信号矩阵R(m,n)的每帧或每列数据分别进行FFT变换， 得到时间距离矩阵D(p, n)， 其中1≤p≤P， P为F FT点数； S103： 选取 时间距离矩阵D(p,n)的前N1列数据， 利用恒虚警率方法进行检测， 得到目标 潜在距离矩阵S(i,n1)， 其中1≤i≤max(L(n1)),1≤n1≤N1， L(n1)为第 n1列中检测出的目 标数量； S104： 利用K ‑means算法对目标潜在距离矩阵S(i,n1)中目标距离值进行聚类， 得到K个 目标的粗略距离S1(k)， 其中1≤k≤K， K为先验目标数量， 并确定K个目标距离范围为Sd(k) ＝[S1(k)‑ΔR/2,S1(k)+ΔR/2]， ΔR为距离范围大小； S105： 在K个目标距离范围Sd(k)内， 对时间距离矩阵D(p,n)的每一列数据搜索峰值， 得 到K个目标距离S2(k,n)， 并计算S2(k,n)处的相位 值 S106： 对相位值 进行解卷绕得到 再对 进行差分， 得到相位差分 信号， 最后对相位差分信号滤波分离， 得到K个目标的呼吸和心跳信号。 2.如权利要求1所述的一种用于FMCW雷达的多目标呼吸和心跳信号检测方法， 其特征 在于： 步骤S10 3中， 利用恒虚警率方法进行检测， 具体如下： S201： 对时间距离矩 阵D(p,n)的前N1列数据取其模值的平方， 得到D1(p,n1)＝|D(p, n1)|2； S202： 选择CA ‑CFAR检测器作为恒虚警率检测器， 将D1(p,n1)中第1列数据作为检测器 的输入， 得到该列中目标数量L(1)， 并记录下目标距离CS1(i)(1≤i≤L(1))， 遍历N1列数 据， 得到目标潜在距离矩阵： 3.如权利要求1所述的一种用于FMCW雷达的多目标呼吸和心跳信号检测方法， 其特征 在于： 步骤S104中利用K ‑means算法对目标潜在距离矩阵S(i,n1)中目标距离值进行聚类， 具体如下： S301： 对于矩阵S(i,n1)， 选取所有非0距离值， 按列数顺序排列， 构成一个一维距离数 据ST(ki)， 其中1≤k i≤N2， 为N1列中检测出的目标总数； S302： 选择欧式距离作为类间距离度量标准， 利用K ‑means算法对ST(ki)进行聚类， 得 到K个目标的粗略距离S1(k)。 4.如权利要求1所述的一种用于FMCW雷达的多目标呼吸和心跳信号检测方法， 其特征 在于： 步骤S10 5的具体过程如下： S401： 对D(p,n)每列数据取模， 得到D2(p,n)＝|D(p,n)|； S402： 对于D2(p,n)的每列数据， 在K个目标距离范围Sd(k)内搜索峰值， 得到该列中的 目标距离： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114469025 A 2S403： 计算目标距离处的相位值： 其中， real(g)表示 取实部， ima g(g)表示取虚部， arctan(g)表示反正切函数， 结果范围为[ ‑π, π ]。 5.如权利要求1所述的一种用于FMCW雷达的多目标呼吸和心跳信号检测方法， 其特征 在于： 步骤S10 6中， 得到K个目标的呼吸和心跳信号的具体步骤如下： S501： 对目标相位 进行解卷绕如下： S502： 对解卷绕后相位 进行差分， 如下： S503： 利用带通滤波器对 进行滤波， 得到K个目标的呼吸和心跳信号。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114469025 A 3