本發(fā)明屬于雷達領域，特別是一種基于呼吸模式監(jiān)測雷達的呼吸模式判決方法。
背景技術：
：呼吸是反映人身體狀況的重要信號之一。傳統(tǒng)的呼吸監(jiān)測方法是接觸式監(jiān)測。接觸式監(jiān)測所使用的電極會使被監(jiān)測者感到束縛和不適，這將影響被監(jiān)測者的生理特征，會對監(jiān)測結果產(chǎn)生干擾。并且監(jiān)測式監(jiān)測無法直接接觸一些患者，會使應用范圍受到限制，例如：接觸式呼吸監(jiān)測無法對大面積燒傷病人、傳感病患者、皮膚病患者、剛出生的嬰兒進行監(jiān)測。此外，監(jiān)測式監(jiān)測在每次監(jiān)測之前，需要專業(yè)的醫(yī)護人員做將近一個小時的準備，操作繁瑣，這將耗費一定的人力和財力，且不能實現(xiàn)呼吸的長時間監(jiān)測。因此，目前急需一種非接觸式的呼吸模式監(jiān)測方法，但是現(xiàn)有技術中尚無相關描述。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于針對接觸式呼吸監(jiān)測存在的不足，提供一種基于呼吸模式監(jiān)測雷達的呼吸模式判決方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：一種基于呼吸模式監(jiān)測雷達的呼吸模式判決方法，包括以下步驟：步驟1、用呼吸模式監(jiān)測雷達采集信號，將測得的心跳、呼吸的混合信號進行解調(diào)，得到呼吸信號，并對呼吸信號進行低通濾波，得到去除雜波干擾后的呼吸信號；步驟2、截取30秒去除雜波干擾后的呼吸信號，并進行特征提取，得出能夠區(qū)分不同呼吸模式呼吸信號的特征參數(shù)；具體為：步驟2-1、提取呼吸信號上包絡方差max_var，具體為：設門限值0.049，將大于該門限的呼吸信號的上升沿峰值提取出來，對得到的呼吸信號的上升沿峰值向量求方差，得到呼吸信號上包絡方差max_var；步驟2-2、提取呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var，具體為：對呼吸信號進行希爾伯特變換并進行平滑，得到呼吸信號的瞬時頻率向量，再對該向量求方差，得到呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var；步驟2-3、提取呼吸信號瞬時頻率平均值ins_f_av，具體為：對步驟2-2得到的呼吸信號的瞬時頻率向量取平均，得到呼吸信號瞬時頻率平均值ins_f_av；步驟2-4、提取呼吸信號短時過零率最小值cross_ze_min，具體為：由如下公式：得到呼吸信號短時過零率最小值cross_ze_min，式中，x(n)是預處理后的呼吸信號，N是窗內(nèi)的采樣點數(shù)。若設窗長為4秒，采樣頻率為100，則窗內(nèi)的采樣點數(shù)為400。步驟3、確定不同呼吸模式和特征參數(shù)之間的映射關系；具體為：A、正常呼吸：呼吸信號上包絡方差Max_var小于等于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var小于等于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率平均值ins_f_av在0.2到0.33之間，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值；B、潮式呼吸：呼吸信號上包絡方差Max_var大于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var大于10-4量級，短時過零率最小值cross_ze_min值為0；C、潮式變體呼吸：呼吸信號上包絡方差Max_var大于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var小于等于10-4量級，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值；D、節(jié)律障礙型呼吸：呼吸信號上包絡方差Max_var大于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var大，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值；E、庫瑪式呼吸：呼吸信號上包絡方差Max_var小于等于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var小于等于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率平均值ins_f_av大于0.33，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值。步驟4、根據(jù)步驟3的映射關系，判決呼吸模式監(jiān)測雷達獲取的呼吸信號屬于何種呼吸模式。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點在于：1)本發(fā)明利用呼吸模式監(jiān)測雷達可以實現(xiàn)呼吸的非接觸式監(jiān)測，它能夠穿透衣物與被褥等障礙物，與傳統(tǒng)的接觸式監(jiān)測相比，操作更便利，能減少人體的不適感，并且可以克服很多的局限性。2)監(jiān)測了多種常見的呼吸模式，并選擇了合適的特征參數(shù)，分析得到呼吸模式和這些特征參數(shù)之間的映射關系。于是，根據(jù)未知呼吸信號的特征參數(shù)，便能判決它屬于何種呼吸模式。3)方法簡單有效，性能可靠，便于實施。下面結合說明書附圖對本發(fā)明做進一步描述。附圖說明圖1為本發(fā)明實現(xiàn)呼吸模式判決的步驟框圖。圖2為正常呼吸的時域波形圖。圖3為潮式呼吸的時域波形圖。圖4為潮式變體呼吸的時域波形圖。圖5為節(jié)律障礙型呼吸的時域波形圖。圖6為庫瑪式呼吸的時域波形圖。具體實施方式一種基于呼吸模式監(jiān)測雷達的呼吸模式判決方法，包括以下步驟：步驟1、用呼吸模式監(jiān)測雷達采集信號，將測得的心跳、呼吸的混合信號進行解調(diào)，得到呼吸信號，并對呼吸信號進行低通濾波，得到去除雜波干擾后的呼吸信號；步驟2、截取30秒去除雜波干擾后的呼吸信號，并進行特征提取，得出能夠區(qū)分不同呼吸模式呼吸信號的特征參數(shù)；具體為：步驟2-1、提取呼吸信號上包絡方差max_var，具體為：設門限值0.049，將大于該門限的呼吸信號的上升沿峰值提取出來，對得到的呼吸信號的上升沿峰值向量求方差，得到呼吸信號上包絡方差max_var；步驟2-2、提取呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var，具體為：對呼吸信號進行希爾伯特變換并進行平滑，得到呼吸信號的瞬時頻率向量，再對該向量求方差，得到呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var；步驟2-3、提取呼吸信號瞬時頻率平均值ins_f_av，具體為：對步驟2-2得到的呼吸信號的瞬時頻率向量取平均，得到呼吸信號瞬時頻率平均值ins_f_av；步驟2-4、提取呼吸信號短時過零率最小值cross_ze_min，具體為：由如下公式：得到呼吸信號短時過零率最小值cross_ze_min，式中，x(n)是預處理后的呼吸信號，N是窗內(nèi)的采樣點數(shù)。步驟3、確定不同呼吸模式和特征參數(shù)之間的映射關系；具體為：A、正常呼吸：呼吸信號上包絡方差Max_var小于等于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var小于等于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率平均值ins_f_av在0.2到0.33之間，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值；B、潮式呼吸：呼吸信號上包絡方差Max_var大于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var大于10-4量級，短時過零率最小值cross_ze_min值為0；C、潮式變體呼吸：呼吸信號上包絡方差Max_var大于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var小于等于10-4量級，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值；D、節(jié)律障礙型呼吸：呼吸信號上包絡方差Max_var大于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var大，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值；E、庫瑪式呼吸：呼吸信號上包絡方差Max_var小于等于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var小于等于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率平均值ins_f_av大于0.33，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值。步驟4、根據(jù)步驟3的映射關系，判決呼吸模式監(jiān)測雷達獲取的呼吸信號屬于何種呼吸模式。本發(fā)明利用呼吸模式監(jiān)測雷達可以實現(xiàn)呼吸的非接觸式監(jiān)測，它能夠穿透衣物與被褥等障礙物，與傳統(tǒng)的接觸式監(jiān)測相比，操作更便利，能減少人體的不適感，并且可以克服很多的局限性。下面進行更詳細的描述。結合圖1，本發(fā)明的基于呼吸模式監(jiān)測雷達的呼吸模式判決的步驟如下：步驟1：用呼吸模式監(jiān)測雷達采集信號，將測得的心跳、呼吸的混合信號進行解調(diào)，得到常見呼吸模式的呼吸信號，并進行低通濾波，得到去除雜波干擾后的呼吸信號；步驟2：截取去除雜波干擾后的呼吸信號的其中30秒，并進行特征提取，得到一系列能夠區(qū)分不同呼吸模式呼吸信號的特征參數(shù)；步驟3：分析并得到不同呼吸模式和特征參數(shù)之間的映射關系；步驟4：根據(jù)映射關系，判決未知呼吸模式監(jiān)測雷達獲取的呼吸信號屬于何種呼吸模式。結合圖2，成年人在平靜時的正常呼吸為12‐20次/分鐘。結合圖3，潮式呼吸的特點是呼吸逐漸增強，逐漸減弱，接著一段呼吸暫停，構成一個周期。結合圖4，潮式變體呼吸，類似潮式呼吸，區(qū)別在于接著不是呼吸暫停，而是略微變化(防窒息模式)。結合圖5，節(jié)律障礙型呼吸的特點是節(jié)律、速度、幅度都是沒有節(jié)奏地變化。結合圖6，庫瑪式呼吸的特點是呼吸頻率快。下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述。實施例結合表1，用呼吸模式監(jiān)測雷達采集5個呼吸信號，列出這5個信號的特征參數(shù)，參考權利3中的呼吸模式和特征參數(shù)的映射關系，可以判決這5個信號屬于何種呼吸模式。表1呼吸信號Max_varins_f_varins_f_avcross_ze_min信號10.0007220.0001220.6174信號20.006340.009410.4022信號30.01580.0001120.5854信號40.0002870.0002340.2462信號50.04890.009840.3300信號1的呼吸信號上包絡方差Max_var是10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var是10-4量級，呼吸信號瞬時頻率平均值ins_f_av大于0.33，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值。由此得出結論：信號1是庫瑪式呼吸。信號2的呼吸信號上包絡方差Max_var大于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var大于10-4量級，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值。由此得出結論：信號2是節(jié)律障礙型呼吸。信號3的呼吸信號上包絡方差Max_var大于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var是10-4量級，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值。由此得出結論：信號3是潮式變體呼吸。信號4的呼吸信號上包絡方差Max_var是10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var是10-4量級，呼吸信號瞬時頻率平均值ins_f_av在0.2到0.33之間，短時過零率最小值cross_ze_min值為非0值。由此得出結論：信號4是正常呼吸。信號5的呼吸信號上包絡方差Max_var大于10-4量級，呼吸信號瞬時頻率方差ins_f_var大于10-4量級，短時過零率最小值cross_ze_min值為0。由此得出結論：信號5是潮式呼吸。由上可知，本發(fā)明的方法簡單有效，性能可靠，便于實施。當前第1頁1 2 3