[0001] 本发明涉及体征检测的技术领域，尤其是涉及一种生命体征检测系统及服装。

[0002] 生命体征的检测可以通过接触式和非接触式两种方式实现，虽然接触式的体征检测的准确度比较高，但是往往需要专业医护人员在专业检测设备的配合下进行人工诊断，成本高且难以在社会活动中进行长时间的自动监测，不便在主动健康模式下进行推广。

[0003] 非接触生命体征检测技术，尤其是通过多普勒雷达检测生命体征的技术，相对于接触式生命检测技术而言，传感器体积小、成本低、使用方便快捷，能满足主动健康的监测需求。

[0004] 通过雷达回波采集到的数据通常存在许多噪声，噪声影响了检测结果的准确性。现有技术中，通常采用滑动均值算法对噪声进行滤除。

[0005] 然而，当上述滑动均值算法的滑动窗口内的真实值变化较大时，这种滤波方式就会损失一部分精确度，使得滤波结果接近真实值的平均期望，不能很好地反映出特征数据的变化，使得最终检测到的结果不够准确。

[0033] 以下结合附图1‑3对本发明作进一步详细说明。

[0034] 实施例一一种生命体征检测系统，参照附图1，包括获取模块、预处理模块、提取模块和判断模块，其中：
获取模块，与预处理模块电连接，用于获取目标检测者的体征数据，体征数据包括胸腔起伏数据；
预处理模块，与提取模块电连接，用于通过预设指数加权移动平均算法对胸腔起伏数据进行预处理，以得到胸腔起伏的频率数据；
提取模块，与判断模块电连接，用于提取频率数据中的心跳频率数据与呼吸频率数据；
判断模块，用于根据心跳频率数据与呼吸频率数据判断健康状况。

[0035] 本实施例中，可以是获取模块向目标检测者的胸腔处发射多普勒雷达波，并从接收到的回波中来获取目标检测者的胸腔起伏数据。之后，系统通过从胸腔起伏数据中提取出心跳频率与呼吸频率，从而推断出当前目标检测者的健康状态。

[0036] 雷达的回波中除了有所需的胸腔起伏数据外，还包括了许多杂项数据的干扰，例如风吹动衣物起伏时的数据，或者运动时导致衣物起伏的数据，或者静止物体产生的回波等等，因此需要对这些杂波进行滤除，即对胸腔起伏数据进行预处理，才能确保后续分析健康状况的结果的准确性。

[0037] 预处理的过程，通常由多个滤波算法来共同实现。

[0038] 具体的，参照附图1，预处理模块包括转换单元、第一过滤单元、第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元和第二过滤单元，其中：转换单元，与获取模块和第一过滤单元电连接，用于对体征数据进行距离维傅里叶变换，以得到在目标检测距离处的目标胸腔起伏数据；
第一过滤单元，与第一计算单元电连接，用于通过预设消除静态干扰算法滤除目标胸腔起伏数据中的静态干扰，并得到过滤数据；
第一计算单元，与第二计算单元电连接，用于提取过滤数据中的胸腔起伏相位；
第二计算单元，与第三计算单元电连接，用于对胸腔起伏相位进行相位解缠处理，以得到解缠信号；
第三计算单元，与第二过滤单元电连接，用于对解缠信号进行相位差分处理，以得到差分频率数据；
第二过滤单元，与提取模块电连接，用于通过预设指数加权移动平均算法滤除差分频率数据中的噪声信号，以得到频率数据。

[0039] 本实施例中，可以是转换单元对体征数据进行距离维傅里叶变换，以得到在目标检测距离处的目标胸腔起伏数据，并将该目标胸腔起伏数据发送至第一过滤单元。此时的目标胸腔起伏数据中，仍然包含了上述各种干扰信息，因此需要进行杂项滤除。

[0040] 第一过滤单元内预设有消除静态干扰算法，该算法能够滤除目标胸腔起伏数据中的静态干扰，并得到过滤数据，再将该过滤数据发送至第一计算单元。

[0041] 消除静态干扰算法的原理为静止物体的连续回波中的相位是不变的，因此通过对所有接收脉冲求平均得出参考接收脉冲，接着利用每一束接收脉冲减去参考接收脉冲，就可以将静止物体产生的静态干扰滤除掉了，得到了过滤数据。

[0042] 本实施例中，预设消除静态干扰算法包括：其中，m为距离维采样点，i为速度维时间采样点，R[m,n]为所述目标胸腔起伏数据， 为滤除静态干扰后的所述目标胸腔起伏数据，N为每个chirp上的采样点数。

[0043] 本实施例中，多普勒雷达的配置可以是一帧2个chirp，一帧50ms，每个chirp上的采样点数N为200个，采样率为4Msps，雷达发射起始频率f0＝60.25GHz；调频斜率S＝64.985MHz/us；有效带宽B＝3.25GHZ，距离分辨率ΔR＝0.04615m。

[0044] 经过第一过滤单元过滤后的数据，其幅度没有被削弱，同时对微多普勒的信息保留的比较完整，并保持了较高的信噪比。之后，第一过滤单元将过滤数据发送至第一计算单元。

[0045] 第一计算单元提取过滤数据中的胸腔起伏相位，并将该胸腔起伏相位发送至第二计算单元；第二计算单元对胸腔起伏相位进行相位解缠处理，以得到解缠信号，并将该解缠信号发送至第三计算单元。

[0046] 本实施例中，第一计算单元内预设有相位反正切算法，过滤数据经过第一计算单元后，第一计算单元提取了目标检测距离处的相位信号，即胸腔振动信号。此时的胸腔振动信号中的相位信息不够精准，相位里可能会出现360°跳变的地方，因此需要再进一步进行优化以使相位保持平滑和连续性。因此第一计算单元将胸腔振动信号发送至第二计算单元。

[0047] 第二计算单元内预设有相位解缠算法，经过第二计算单元的处理后的解缠信号的相位变得更加平滑连续。

[0048] 为进一步增强解缠信号中心跳信号的强度，同时消除硬件的相位漂移现象，因此再将解缠信号发送至第三计算单元内进行处理。

[0049] 第三计算单元对解缠信号进行相位差分处理，以得到差分频率数据，并将该差分频率数据发送至第二过滤单元；第二过滤单元通过预设指数加权移动平均算法滤除差分频率数据中的噪声信号，以得到频率数据。

[0050] 本实施例中，预设指数加权移动平均算法的公式包括：其中，Vt为当前时刻的频率数据的移动平均预测值，Vt‑1为上一时刻的频率数据的t
移动平均预测值，θt为当前时刻频率数据的真实值，β为预设权重，1‑β为偏差修正。

[0051] 通过该算法，使得各数值的加权系数随时间呈指数式递减，越靠近当前时刻的数值加权系数就越大，即观察期的近期观察值对预测值有较大影响，它更能反映近期变化的趋势，从而更准确地反映出被检测者的最新健康状态变化。

[0052] 此外，计算指数加权平均数只占单行数字的存储和内存，计算效率得到提升，资源的占有率会大大的减小，提高了检测结果的准确度和速度。

[0053] 本实施例中，β的值为0.05，因此当前时刻频率数据的真实值θt的权重为0.95。此外，β的值还可以为0.35，或者[0，1)中的任一数值，具体此处不作限定。

[0054] 由于t时刻变量Vt的滑动平均值大致等于过去 这个时刻的 的平均值，因此t使得滑动平均起始时相差比较大，故而设定了偏差修正。公式中的分子项1‑β为修正因子。
t
可以得出，当运行时间越长时，1‑β的值便越接近1，则Vt＝βVt‑1+(1‑β)θt。

[0055] 参照附图1，本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，提取模块包括滤波单元、第一变换单元和第二变换单元，其中：滤波单元，与第三计算单元电连接，用于通过IIR带通滤波器提取中间频率数据中的呼吸信号和心跳信号；
第一变换单元，与滤波单元电连接，用于对呼吸信号进行快速傅里叶变换，得到呼吸频率数据；
第二变换单元，与第一变换单元电连接，用于对心跳信号进行快速傅里叶变换，得到心跳频率数据。

[0056] 人体的呼吸频率与心跳频率是不同的，通常情况下，呼吸频率为0.1Hz至0.5Hz，心跳频率为0.8Hz至2Hz，对应设置第一IIR带通滤波器筛选出频率为0.1Hz至0.5Hz的心跳信号，设置第二IIR带通滤波器筛选出频率为0.8Hz至2Hz的呼吸信号，再分别对呼吸信号和心跳信号进行快速傅里叶变换后，得到对应的频率数据。

[0057] 例如，经过快速傅里叶变换后的心跳频率fhr为1.094Hz，经过快速傅里叶变换后的呼吸频率frr为0.371Hz，那么将心跳频率fhr和呼吸频率frr分别乘以60，即可得到目标检测者1分钟内的呼吸频率与心跳频率。

[0058] IIR滤波器使用一些自身的输出作为输入，从而使得IIR滤波器成为一个递归函数，可使用较低的阶数或项数，进而使得实现相同结果所需的计算量更少，相应地计算速度更快，有助于提高检测速度。

[0059] 参照附图1，本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，系统还包括分析模块、发送模块和记录模块，其中：分析模块，与第一变换单元和第二变换单元电连接，用于根据健康状况判断是否发送救援信息至目标接收端；
发送模块，与分析模块电连接，用于当分析模块判断发送救援信息至目标接收端时，根据救援请求信号生成救援信息并发送至目标接收端。

[0060] 记录模块，与分析模块电连接，用于当分析模块判断不需发送救援信息至目标接收端时，保存健康状况的信息。

[0061] 在本实施例中，可以是分析模块根据健康状况判断是否发送救援信息至目标接收端，若是，则将判断结果发送至第一发送单元；若否，则将判断结果发送至记录模块。

[0062] 例如，第一变换单元将frr的值0.371Hz发送至分析模块，第二变换单元将fhr的值1.094Hz发送至分析模块，分析模块分别将该两个数字乘以60，得到了1分钟内目标检测者的实际呼吸频率RR为23次/min，实际心跳频率HR为66次/min，根据该值便可知道当前的健康状况。

[0063] 例如，当RR值为10次/min，HR为33次/min，分析模块分析出当前目标检测者的健康状况不佳，需要发送救援信息至目标接收端。

[0064] 目标接收端可以是应用了北斗导航系统的接收终端，通过北斗短报文技术将救援信息发送至接收终端。

[0065] 第一发送单元接收到分析模块的判断结果后，在预设留观时间内接收救援请求信号，根据救援请求信号生成救援信息并发送至目标接收端；记录模块接收到分析模块的判断结果后，保存健康状况的信息。

[0066] 救援信息包括心跳频率数据、呼吸频率和目标检测者的位置信息，以便于外界对被检测者进行定位和救助。

[0067] 参照附图1，具体的，发送模块包括第一发送单元和第二发送单元，其中：第一发送单元，与分析模块电连接，用于在预设留观时间内接收救援请求信号，根据救援请求信号生成救援信息，并发送至目标接收端；
第二发送单元，与第一发送单元电连接，用于当超出预设留观时间时，自动发送救援信息至目标接收端。

[0068] 在本实施例中，当被检测者的心跳频率和呼吸频率逐渐降低，且降低幅度超过阈值时，分析模块判断当前的健康状况处于差的状态，判断需要发送救援信息至目标接收端，并向第一发送单元发送了该判断结果。

[0069] 第一发送单元接收到该判断结果后，在预设留观时间内接收救援请求信号。预设的留观时间可以是5min，也可以是10min或15min，根据实际需要设定，具体此处不作限制。即，在预设留观时间内，接收到了救援请求信号后，才会向目标接收端发送救援信息。

[0070] 救援请求信号可以是通过手动按钮来触发。该手动按钮包括用于发射位置信息的第一按钮、用于发射健康状况的第二按钮，以及用于发送救援信息的第三按钮。

[0071] 当超出预设留观时间，第一发送单元还未接收到救援请求信号，则表示被检测者可能失去了行动能力，此时第二发送单元自动发送救援信息，从而提高了被检测人员的生存率。

[0072] 当分析模块确定判断当前的健康状况较好，不需要发送救援信息时，系统则将健康状况数据保存至记录模块中。

[0073] 参照附图1，本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，系统还包括定位模块：定位模块，与第一发送单元电连接，用于获取位置信息，并将位置信息更新至救援信息中，以便于被检测者被外界发现。

[0074] 本申请的实施原理为：通过对人体胸腔或心脏微小起伏所引起的在特定的距离门上的FMCW信号的相位变化进行检测，即可得到人体呼吸和心跳的变化特征，通过预设指数加权平均算法的实时性更强，能使处理后的频率数据更加接近当前时刻的观测值。之后通过分别提取出呼吸频率和心跳频率，能够更好地对当前健康状况进行分析，得到更为准确的检测结果。

[0075] 实施例二一种服装，可以是马甲、腰带等，本实施例以马甲为例。参照附图2，一种马甲，包括了马甲本体1以及设置在马甲本体1上的上述生命体征检测系统2。此外，马甲本体1还设置有供电系统，该供电系统用于为上述生命体征检测系统2提供电源。

[0076] 参照附图2，具体的，生命体征检测系统2设置在马甲本体1的左肩正上方处，探测角度向上倾斜30°，以确保雷达波束垂直于被测人员的胸部，并且可以接收到最清晰的信号。

[0077] 参照附图2和附图3，供电系统包括柔性太阳能电池板3和储能电池，柔性太阳能电池板3可拆卸安装于马甲本体。本实施例中，柔性太阳能电池板3通过魔术贴固定在马甲本体1的前后两面。各柔性太阳能电池板3的输出端连接至储能电池，再通过储能电池将电能供应至生命体征检测系统2。

[0078] 通过柔性太阳能电池板3，一方面为生命体征检测系统2供电，另一方面也能加强保暖效果。柔性太阳能电池板3能方便地根据需要进行拆装，使用起来便利且舒适。

[0079] 被测人员还可以通过柔性太阳能电池板3上的魔术贴将多块柔性太阳能电池板粘贴在马甲上(太阳能电池板面朝外)，柔性太阳能电池板有标准接口可以相互插接组成不同电压和容量的电源(满足多种电压等级和多种电池容量)，可以给不同的用电设备供电，比如：手电筒、手机、步话机等照明、联络设备。柔性太阳能电池板3在有光线的情况下可以连续不间断充电直到充满为止。柔性太阳能电池板3具有携带方便、拆装自由、组装灵活的特点，从而保证了在极端环境条件下被测人员用电的需求。

[0080] 此外柔性太阳能电池板3本身还具有防寒、耐高温、耐冲击、防水的特点。可以在‑40至120度的环境下正常工作。

[0081] 本实施例通过将生命体征检测系统2与柔性太阳能电池板3相结合，保证了生命体征检测系统2的续航性，且柔性太阳能电池板3重量轻，保证了马甲穿戴的舒适性，使得穿戴者穿上马甲后的负担更小，在面临生命安全威胁时，能更好地向外界发出救援信息。

[0082] 进一步地，马甲本体还设置有涉水充气装置4，涉水充气装置用于当穿戴者入水时自动充气，以进一步确保穿戴者的生命安全。

[0083] 需要说明的是：上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

[0084] 本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。