本发明涉及超宽带，特别是涉及一种基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法。
背景技术：
1、uwb(ultra wideband，超宽带)能够发射超短的脉冲信号，并接收该脉冲信号的回波，通过对接收信号回波分析能够得到信道脉冲响应信息，通过分析cir(channel impulseresponse，信道脉冲响应)的能量、多普勒等就可以检测附近存在的运动物体，也可以基于相位变化检测由呼吸心跳引起的胸腔运动等微小运动。
2、呼吸和心跳作为两个最具代表的生命体征信号，常用于作为封闭环境内的活体检测方法及人体健康分析的方法之一。基于uwb雷达可以实现非接触式的呼吸及心跳检测，基于uwb雷达发波和收波得到的cir，可以实现人体呼吸信号及心跳信号的提取。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，基于快速傅里叶变换及时域信号特征统计，能够精准地检测出呼吸和心跳信号。
2、本发明实施例提供一种基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，包括如下步骤：
3、获取呼吸和心跳信号的原始信号，所述原始信号为第一信号，对所述第一信号进行预处理之后得到第二信号；
4、当所述第一信号足够填满信号缓存窗口时开始进行信号处理，对所述第一信号的缓存窗口内的所有距离门上的实部和虚部信号分别做快速傅里叶变换；
5、当连续3个距离门的实部或虚部在频域的信噪比高于第一阈值时，则频域判决通过，将信噪比最高的距离门作为中心距离门，当所述频域判决连续通过3次时，进行时域判决；
6、对所述中心距离门向前4个距离门到向后4个距离门共9个距离门进行数据处理，所述数据处理包括所述9个距离门实部和虚部信号的极大值、极大值位置、极小值、极小值位置；
7、当有效半周期数量除以半周期数量得到的值超过预设门限值时，则认为时域检测通过，检测到呼吸信号，所述半周期数量为极值数量减1，所述有效半周期数量为统计半周期在呼吸持续点数范围内的数量；
8、当检测到呼吸信号时，对所述第二信号进行时域检测以检测心跳信号。
9、优选地，所述原始信号的采样频率为100hz，距离门总数为64，信号缓存窗口长度为1024，数据处理间隔点数为64。
10、优选地，所述对所述第一信号进行预处理之后得到第二信号包括：
11、对所述第一信号进行fir低通滤波以去除杂波后得到第三信号，设置第一预设值为低通滤波器的截止频率；
12、对所述第三信号进行fir高通滤波以去除呼吸分量保留心跳部分后得到所述第二信号，设置第二预设值为高通滤波器的截止频率。
13、优选地，所述数据处理包括：
14、选择滑动窗对所述数据进行处理，记录已经处理的数据的最大值和最小值，做差得到当前最大峰谷值，用于对信号峰谷值进行能量判决，当连续两个窗口内的最大值或最小值相同，则该点为待定的极值点。
15、优选地，所述滑动窗的采样点长度为105，窗口每次移动的采样点长度为40。
16、优选地，当该点为待定的极值时进行如下处理：
17、当所述极值首次出现时，直接认定所述待定的极值点为极值点，否则所述极值点需要与上一次的极值点取差值得到本次峰谷值，并将该峰谷值与所述当前最大峰谷值进行比较，超过所述当前最大峰谷值预设比例才认为所述待定的极值点有效，否则丢弃该待定的极值点；
18、极大值和极小值需交替出现，若连续两次出现极大值，则将这两次极大值进行比较，取数值更大的点为极值点；
19、所述极值点与上一次的极值点位置不同。
20、优选地，当连续两个窗口既出现相同极大值也出现极小值时，需对位置在前的待定的极值点进行判决，再对位置靠后的待定的极值点进行判决。
21、优选地，还包括使用信号质量评分机制对输出信号距离门选择，分别计算所述9个距离门的呼吸信号评分和心跳信号评分，将相邻2个距离门的评分相加，得到分数最高的一组，再从这2个距离门从中选出分数更高的一个作为输出信号距离门。
22、优选地，所述使用信号质量评分机制具体通过以下公式进行计算：
23、
24、其中，amean为所述第二/第三信号的极差均值，nt-all为所述第二/第三信号的半周期数量，nt-valid为所述第二/第三信号的有效半周期数量。
25、优选地，还包括基于选定的输出呼吸和心跳信号的距离门进行呼吸及心跳频率估计，具体进行如下处理：
26、对于所述第三信号，根据选定好的所述第三信号的实部或虚部信号的有效半周期均值计算呼吸频率：
27、
28、其中，tmean_breath为所述第三信号的实部或虚部信号的有效半周期均值，fbreath为呼吸频率；
29、对于所述第二信号，根据选定好的所述第二信号的实部或虚部信号的有效半周期均值计算心跳频率：
30、
31、其中，tmean_heart为所述第二信号的实部或虚部信号的有效半周期均值，fheart为心跳频率。
32、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
33、本发明实施例提供的基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，包括：获取呼吸和心跳信号的原始信号，所述原始信号为第一信号，对所述第一信号进行预处理之后得到第二信号；当所述第一信号足够填满信号缓存窗口时开始进行信号处理，对所述第一信号的缓存窗口内的所有距离门上的实部和虚部信号分别做快速傅里叶变换；当连续3个距离门的实部或虚部在频域的信噪比高于第一阈值时，则频域判决通过，将信噪比最高的距离门作为中心距离门，当所述频域判决连续通过3次时，进行时域判决；对所述中心距离门向前4个距离门到向后4个距离门共9个距离门进行数据处理，所述数据处理包括所述9个距离门实部和虚部信号的极大值、极大值位置、极小值、极小值位置；当有效半周期数量除以半周期数量得到的值超过预设门限值时，则认为时域检测通过，检测到呼吸信号，所述半周期数量为极值数量减1，所述有效半周期数量为统计半周期在呼吸持续点数范围内的数量；当检测到呼吸信号时，对所述第二信号进行时域检测以检测心跳信号，基于快速傅里叶变换及时域信号特征统计，能够精准地检测出呼吸和心跳信号；
34、进一步地，当所述极值首次出现时，直接认定所述待定的极值点为极值点，否则所述极值点需要与上一次的极值点取差值得到本次峰谷值，并将该峰谷值与所述当前最大峰谷值进行比较，超过所述当前最大峰谷值预设比例才认为所述待定的极值点有效，否则丢弃该待定的极值点；极大值和极小值需交替出现，若连续两次出现极大值，则将这两次极大值进行比较，取数值更大的点为极值点；所述极值点与上一次的极值点位置不同；当连续两个窗口既出现相同极大值也出现极小值时，需对位置在前的待定的极值点进行判决，再对位置靠后的待定的极值点进行判决，从而过滤由于信号小范围抖动产生的极值，得到呼吸信号和心跳信号的真实极值；
35、进一步地，对于所述第三信号，根据选定好的所述第三信号的实部或虚部信号的有效半周期均值计算呼吸频率，对于所述第二信号，根据选定好的所述第二信号的实部或虚部信号的有效半周期均值计算心跳频率，从而避免受到其他频率特征的影响，更容易找到真实的呼吸心跳频率。
1.一种基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，其特征在于，所述原始信号的采样频率为100hz，距离门总数为64，信号缓存窗口长度为1024，数据处理间隔点数为64。
3.根据权利要求1所述的基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，其特征在于，所述对所述第一信号进行预处理之后得到第二信号包括：
4.根据权利要求1所述的基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，其特征在于，所述数据处理包括：
5.根据权利要求4所述的基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，其特征在于，所述滑动窗的采样点长度为105，窗口每次移动的采样点长度为40。
6.根据权利要求4所述的基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，其特征在于，当该点为待定的极值时进行如下处理：
7.根据权利要求6所述的基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，其特征在于，
8.根据权利要求3所述的基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，其特征在于，还包括使用信号质量评分机制对输出信号距离门选择，分别计算所述9个距离门的呼吸信号评分和心跳信号评分，将相邻2个距离门的评分相加，得到分数最高的一组，再从这2个距离门从中选出分数更高的一个作为输出信号距离门。
9.根据权利要求8所述的基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，其特征在于，所述使用信号质量评分机制具体通过以下公式进行计算：
10.根据权利要求8所述的基于超宽带雷达cir的呼吸及心跳检测方法，其特征在于，还包括基于选定的输出呼吸和心跳信号的距离门进行呼吸及心跳频率估计，具体进行如下处理：
