一種呼吸檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種呼吸檢測的方法，可標(biāo)定人體呼吸可被檢測的位置，可通過調(diào)整RF收發(fā)設(shè)備的位置，利用RF檢測任意位置的人體呼吸。包括：放置無線射頻信號收發(fā)設(shè)備、獲得收發(fā)設(shè)備所確定的菲涅耳區(qū)的空間布局、使人體處于菲涅耳區(qū)空間布局中某個菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域、根據(jù)接收端接收到無線射頻信號計算得到呼吸頻率。本發(fā)明提供的技術(shù)方案能夠解決當(dāng)人體處于不同位置時如何實現(xiàn)最佳的呼吸檢測的問題。此外，本發(fā)明無需人體攜帶或貼靠任何設(shè)備，具有非侵?jǐn)_性、方便、低成本的優(yōu)點，檢測結(jié)果確定可靠，在呼吸檢測技術(shù)領(lǐng)域具有突出效果，尤其適合長期的呼吸檢測。
【專利說明】
一種呼吸檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及呼吸檢測方法，尤其涉及一種利用射頻信號檢測人體呼吸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]呼吸是人體重要生命體征，直接反應(yīng)人體健康狀態(tài)。呼吸檢測對于許多疾病的早期診斷、治療非常關(guān)鍵。呼吸檢測方法大致分為兩類:接觸式和非接觸式。最傳統(tǒng)的方法是接觸式，例如醫(yī)用的胸阻抗掃描器等穿戴設(shè)備，但是面臨價格高昂、有侵?jǐn)_性、且必須隨時貼身攜帶等困難，難以用于長期呼吸檢測；目前基于射頻信號的非接觸式呼吸檢測受到人們的關(guān)注，相比于接觸式檢測，它無需人體攜帶或貼靠任何設(shè)備，且射頻信號(如WiFi)已經(jīng)廣泛存在，具有非侵?jǐn)_性、方便、低成本的優(yōu)點，尤其適合長期的呼吸檢測。
[0003]在非接觸式呼吸檢測技術(shù)方面，文獻[1]_[4]記載了基于WiFi射頻信號檢測呼吸的可行性研究，并設(shè)計檢測方法和實現(xiàn)了相應(yīng)的檢測系統(tǒng)。但是，現(xiàn)有這些基于WiFi射頻信號的呼吸檢測方法存在的共性問題是:只能檢測到人體處于某些特定位置時的呼吸;也就是，對處于不同位置的人體呼吸進行檢測，有的能夠檢測到，有的卻檢測不到?，F(xiàn)有檢測方法也無法識別出檢測盲區(qū)，無法解決針對人體處于不同位置情況下如何實現(xiàn)最佳的呼吸檢測的問題。
[0004]引用文獻:
[0005][I]Jian Liu,Yan Wang,Yingying Chen,Jie Yang ,Xu Chen , and JerryCheng.2015.Tracking Vital Signs During Sleep Leveraging Off-the-shelf WiF1.1nProceedings of the 16th ACM Internat1nal Symposium on Mobile Ad HocNetworking and Computing.ACM,267-276.
[0006][2]Xuefeng LiujJiannong CaojShaojie Tang,and Jiaqi Wen.2014.W1-Sleep:Contactless sleep monitoring via WiFi signals.1n Real-Time Systems Symposium(RTSS),2014 IEEE.1EEE，346-355.
[0007][3]Xuefeng LiujJ iannong Cao , Shaojie Tang , J iaqi Wen , and PengGu0.2016.Contactless Respirat1n Monitoring via WiFi Signals.MobileComputing,IEEE Transact1ns on(2016).
[0008][4]Chenshu Wu, Zheng Yang ,Zimu Zhou,Xuefeng Liu,Yunhao Liuj andJiannong Ca0.2015.Non-1nvasive Detect1n of Moving and Stat1nary Human WithWiF1.Selected Areas in Communicat1ns，IEEE Journal on 33,11(2015),2329-2342.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種呼吸檢測的方法，利用無線射頻信號(RF)檢測人體呼吸，根據(jù)RF收發(fā)設(shè)備的位置標(biāo)定人體呼吸可被檢測的位置和識別出檢測盲區(qū)，可通過調(diào)整RF收發(fā)設(shè)備的位置，實現(xiàn)針對任意給定位置的人體呼吸進行檢測。
[0010]為了便于說明，本文約定:“RF”表示無線射頻信號。
[0011]本發(fā)明的原理是:文獻5(HristoD Hristov.2000.Fresnal Zones in WirelessLinks ,Zone Plate Lenses and Antennas.Artech House，Inc.)記載了RF信號分布空間為橢圓層次形狀的空間菲涅耳區(qū);本發(fā)明以RF收發(fā)設(shè)備的位置為橢圓焦點，依據(jù)上述文獻5記載，構(gòu)建橢圓層次形狀的空間菲涅耳區(qū)，是一個多層空間。在每一層空間菲涅爾區(qū)中間區(qū)域呼吸時，會對接收信號波形引起顯著的影響模式，利于呼吸頻率檢測;而在每一層空間菲涅爾區(qū)邊界區(qū)域呼吸時，對接收信號的波形的影響是最微弱的，不利于呼吸頻率檢測。因此每一層空間菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域附近為人體呼吸頻率可被檢測的位置;每一層空間菲涅耳區(qū)的邊界附近為人體呼吸難以被檢測的位置(檢測盲區(qū))。可通過調(diào)整RF收發(fā)設(shè)備的位置，達到調(diào)整橢圓焦點繼而調(diào)整空間菲尼爾區(qū)布局的目的。為了在給定人體位置下檢測人體呼吸頻率，可通過移動空間菲涅耳區(qū)的橢圓焦點使得人體所處位置正好落在某一層空間菲涅耳區(qū)中間區(qū)域附近，從而實現(xiàn)針對任意給定位置的人體呼吸進行檢測。若RF信號采用不同頻率的多載波技術(shù)(如WiFi采用正交頻分多路復(fù)用OFDM技術(shù))，則上述菲涅爾區(qū)空間布局的構(gòu)建、可檢測范圍與檢測盲區(qū)的識別，要分別針對每個頻率的子載波分別確定并分別適用上述方法。最后具體可根據(jù)文獻[1]_[4]的記載的任一檢測方法，針對接收信號，對波形進行預(yù)處理后，計算得到波峰波谷的數(shù)量，即為人體呼吸次數(shù)。
[0012]本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0013]—種呼吸檢測的方法，包括如下步驟:
[0014]A.確定獲得裝有至少一根發(fā)射天線和至少一根天線的RF收發(fā)設(shè)備Pl，P2，以及該RF的波長λ;
[0015]Al.其中使用的收發(fā)天線是垂直極化的全向天線；
[0016]Α2.若人體胸脯垂直于地面，則收發(fā)天線垂直地面擺放；
[0017]A3.若人體胸脯平行于地面，則收發(fā)天線平行地面擺放；
[0018]B.以確定的RF收發(fā)設(shè)備Pl，Ρ2為橢圓焦點，確定η層菲涅耳區(qū)
[0019]B1.確定的η層菲涅耳區(qū)的邊界是以Pl，Ρ2為焦點的一簇同心橢圓
[0020]Β2.令Qi是第i層同心橢圓的軌跡，則Qi的軌跡滿足:
[0021]PlQi | + |QiP2|-|PlP2| =ηλ/2 (式I)
[0022]其中，IPlQi I是Qi到發(fā)射設(shè)備Pl的距離；I QiP2 I是Qi到接收設(shè)備Ρ2的距離；I Ρ1Ρ2為收發(fā)設(shè)備的距離;λ為RF收發(fā)設(shè)備的波長;η為菲涅爾區(qū)的最大層數(shù)，可根據(jù)實際情況設(shè)置取值。
[0023]Β3.確定最內(nèi)層橢圓是第I菲涅耳區(qū)的邊界，以此類推，次內(nèi)層橢圓是第2菲涅耳區(qū)的邊界;確定第I和第2菲涅耳區(qū)邊界圍成的橢圓環(huán)是第2菲涅耳區(qū)，同樣以此類推確定第1-1和第i菲涅耳區(qū)邊界圍成的橢圓環(huán)是第i菲涅耳區(qū)
[0024]C.場景一是任意給定人體的位置，調(diào)整RF收發(fā)設(shè)備的位置實現(xiàn)呼吸檢測；場景二是任意給定RF收發(fā)設(shè)備的位置，標(biāo)定人體呼吸可被檢測的位置;針對不同場景:
[0025]Cl.針對場景一，調(diào)整Pl，P2位置從而調(diào)整菲涅耳區(qū)的空間布局，使得新的空間布局下，人體位置剛好處于某個菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域附近；
[0026]C2.針對場景二，根據(jù)Pl和P2位置所確定的菲涅耳區(qū)的空間布局，標(biāo)定每一層菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域附近，即為呼吸可被檢測的區(qū)域;標(biāo)定每一層菲涅耳區(qū)的邊界附近，即為呼吸難以被檢測的區(qū)域。
[0027]D.針對Cl所述場景一條件滿足的情況下，可通過進一步調(diào)整Pl和P2位置獲得最佳檢測位置;具體是:進一步調(diào)整Pl和P2位置，使得:以Pl和P2為焦點并過人體位置的橢圓在人體位置處的內(nèi)側(cè)法線方向與人體朝向大致重合，調(diào)整得到的Pl和P2位置即為最佳檢測條件；
[0028]E.呼吸頻率計算；
[0029]以文獻[I]記載的方法為例，首先利用Hample濾波器和滑動平均方法對原始振幅信號進行預(yù)處理，然后使用偽波峰/波谷去除(Fake Peak Removal)方法統(tǒng)計波峰波谷即可獲得呼吸頻次的統(tǒng)計。
[0030]當(dāng)RF信號采用不同頻率的多載波技術(shù)(如WiFi采用正交頻分多路復(fù)用OFDM技術(shù))時，分別針對每個頻率的子載波采用上述方法構(gòu)建菲涅爾區(qū)空間布局，識別人體呼吸可檢測范圍和不可檢測的盲區(qū)，再完成人體呼吸檢測。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0032]本發(fā)明提供一種呼吸檢測的方法，利用射頻信號檢測人體呼吸，根據(jù)無線射頻信號(RF)收發(fā)設(shè)備的位置標(biāo)定人體呼吸可被檢測的位置，識別出檢測盲區(qū)，并可通過調(diào)整RF收發(fā)設(shè)備的位置，實現(xiàn)針對任意給定位置的人體呼吸進行檢測。
[0033]本發(fā)明提供的技術(shù)方案可應(yīng)用在兩種典型場景:一是任意給定人體的位置，調(diào)整RF收發(fā)設(shè)備的位置實現(xiàn)呼吸檢測;二是任意給定RF收發(fā)設(shè)備的位置，標(biāo)定人體呼吸可被檢測的位置。因此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案能夠解決當(dāng)人體處于不同位置時如何實現(xiàn)最佳的呼吸檢測的問題。此外，由于本發(fā)明無需人體攜帶或貼靠任何設(shè)備，且射頻信號(如WiFi)已經(jīng)廣泛存在，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有非侵?jǐn)_性、方便、低成本的優(yōu)點，檢測結(jié)果確定可靠，在呼吸檢測技術(shù)領(lǐng)域具有突出效果，尤其適合長期的呼吸檢測。
【附圖說明】
[0034]圖1本發(fā)明實施例提供的人體呼吸方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖，通過實施例進一步描述本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0036]本發(fā)明提供一種呼吸檢測的方法，利用射頻信號檢測人體呼吸，根據(jù)無線射頻信號(RF)收發(fā)設(shè)備的位置標(biāo)定人體呼吸可被檢測的位置，可通過調(diào)整RF收發(fā)設(shè)備的位置，實現(xiàn)針對任意給定位置的人體呼吸進行檢測。本發(fā)明的【具體實施方式】如下:
[0037]A.放置射頻信號收發(fā)設(shè)備，確定獲得裝有至少一根發(fā)射天線和至少一根接收天線的RF收發(fā)設(shè)備Pl和P2，該RF收發(fā)設(shè)備的波長為X;RF收發(fā)設(shè)備可以是筆記本電腦、MiniPC以及任何支持RF信號收發(fā)的設(shè)備。
[0038]Al.其中使用的收發(fā)天線是垂直極化的全向天線
[0039]A2.若人體胸脯垂直于地面，則收發(fā)天線垂直地面擺放
[0040]A3.若人體胸脯平行于地面，則收發(fā)天線平行地面擺放
[0041 ] B.以確定的RF收發(fā)設(shè)備Pl和P2為橢圓焦點，通過BI?B3確定η層菲涅耳區(qū)，由內(nèi)層到外層分別為第I菲涅耳區(qū)到第η菲涅耳區(qū)；
[0042]根據(jù)需要η可取任意自然數(shù)，取決于關(guān)注的范圍，η越大，該層菲涅爾區(qū)距離收發(fā)設(shè)備越遠(yuǎn)；
[0043]B1.確定的η層菲涅耳區(qū)的邊界是以Pl和Ρ2為焦點的一簇同心橢圓；
[0044]Β2.令Qi是第i層同心橢圓的軌跡，則Qi的軌跡滿足式I:
[0045]PlQi | + |QiP2|-|PlP2| =ηλ/2 (式I)
[0046]其中，IPlQi I是Qi到發(fā)射設(shè)備Pl的距離；I QiP2 I是Qi到接收設(shè)備Ρ2的距離；I Ρ1Ρ2為收發(fā)設(shè)備的距離;λ為RF收發(fā)設(shè)備的波長;η為菲涅爾區(qū)的最大層數(shù)，可根據(jù)實際情況設(shè)置取值。
[0047]根據(jù)文獻5(HristoD Hristov.2000.Fresnal Zones in Wireless Links ,ZonePlate Lenses and Antennas.Artech House，Inc.)中記載的RF信號分布空間為橢圓層次形狀的空間菲涅耳區(qū)，式I表示了空間菲涅耳區(qū)第i層同心橢圓的軌跡Qi。
[0048]B3.設(shè)定最內(nèi)層橢圓(第I層同心橢圓的軌跡)是第I菲涅耳區(qū)的邊界(最內(nèi)層橢圓是由Ql根據(jù)B2式確定的軌跡;最內(nèi)層橢圓形成的橢圓邊界圍繞的區(qū)域是第I菲涅耳區(qū))，以此類推，次內(nèi)層橢圓(第2層同心橢圓)是第2菲涅耳區(qū)的邊界;設(shè)定第I和第2菲涅耳區(qū)邊界圍成的橢圓環(huán)是第2菲涅耳區(qū)，同樣以此類推，設(shè)定第1-Ι和第i菲涅耳區(qū)邊界圍成的橢圓環(huán)是第i菲涅耳區(qū)；
[0049]C.場景一是任意給定人體的位置，調(diào)整RF收發(fā)設(shè)備的位置實現(xiàn)呼吸檢測；場景二是任意給定RF收發(fā)設(shè)備的位置，標(biāo)定人體呼吸可被檢測的位置;針對不同場景:
[0050]Cl.針對場景一，調(diào)整Pl和P2位置從而調(diào)整菲涅耳區(qū)的空間布局，使得新的空間布局下，人體剛好處于某個菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域附近；
[0051]C2.針對場景二，根據(jù)Pl，P2位置所確定的菲涅耳區(qū)的空間布局，標(biāo)定每一層菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域附近，即為呼吸可被檢測的區(qū)域;標(biāo)定每一層菲涅耳區(qū)的邊界附近，即為呼吸難以被檢測的區(qū)域。
[0052]D.針對Cl所述場景(I)條件滿足的情況下，進一步調(diào)整Pl，P2位置，使得:以Pl，P2為焦點并過人體位置的橢圓，該橢圓在人體位置處的內(nèi)側(cè)法線方向與人體朝向大致重合，即為最佳檢測條件。
[0053]E.呼吸頻率計算，利用文獻[I]記載的呼吸頻率計算方法，對接收端接收到信號的波形進行預(yù)處理后，計算波峰波谷的數(shù)量，即對應(yīng)呼吸次數(shù)。
[0054]以下實施例使用中心頻率為5.24GHz的WiFi信號作為RF信號，由于WiFi采用OFDM技術(shù)，對應(yīng)有56個不同頻率的子載波。在本實施例中，每一個子載波單獨適用本發(fā)明專利提及的方法。以5.24GHz的中心子載波信號為例，該子載波信號的波長λ為5.725cm;使用搭載WiFi全向天線、WiFiIntel 5300網(wǎng)卡的MiniPC作為RF接收設(shè)備，使用搭載WiFi全向天線的TP-Link WDR5300路由器作為RF發(fā)射設(shè)備。
[0055]本實施例中，針對4mx3m的房間空間設(shè)定η等于50，針對RF收發(fā)設(shè)備的每一組固定位置，均可得到該位置下的第I菲涅耳區(qū)?第50菲涅耳區(qū)和第I菲涅耳區(qū)的邊界?第50菲涅耳區(qū)的邊界;人體位于第I菲涅耳區(qū)?第50菲涅耳區(qū)范圍內(nèi)，即可檢測獲得人體呼吸頻率。
[0056]以4mx3m的房間為例，根據(jù)本發(fā)明提供的呼吸檢測方法，執(zhí)行如下步驟:
[0057]A.將RF接收設(shè)備(MiniPC)上的接收天線垂直地面放置，該設(shè)備的位置標(biāo)記為Pl;將RF發(fā)射設(shè)備的路由器(TP-Link WDR5300路由器)上的發(fā)射天線垂直地面放置，該設(shè)備的位置標(biāo)記為P2;設(shè)定Pl與P2的間距為lm，人體胸脯垂直于地面(人體坐著或站立)；
[0058]B.以PI和P2為橢圓焦點，在4mx3m的房間，本實施例設(shè)定RF信號的空間菲涅耳區(qū)為50層菲涅耳區(qū):
[0059]B1.確定的η層菲涅耳區(qū)的邊界是以Pl和P2為焦點的一簇同心橢圓；
[0060]Β2.令Qi是第i層同心橢圓的軌跡，則Qi的軌跡滿足式I;
[0061]B3.確定最內(nèi)層橢圓是第I菲涅耳區(qū)的邊界，以此類推，次內(nèi)層橢圓是第2菲涅耳區(qū)的邊界;確定第I和第2菲涅耳區(qū)邊界圍成的橢圓環(huán)是第2菲涅耳區(qū)，同樣以此類推確定第1-1和第i菲涅耳區(qū)邊界圍成的橢圓環(huán)是第i菲涅耳區(qū)；本實施例中設(shè)定η等于50，可得到第I菲涅耳區(qū)?第50菲涅耳區(qū)和第I菲涅耳區(qū)的邊界?第50菲涅耳區(qū)的邊界；
[0062]C.場景一是任意給定人體的位置，調(diào)整RF收發(fā)設(shè)備的位置實現(xiàn)呼吸檢測；場景二是任意給定RF收發(fā)設(shè)備的位置，標(biāo)定人體呼吸可被檢測的位置;針對不同場景分別執(zhí)行Cl或C2:
[0063]Cl.針對場景一，調(diào)整Pl和Ρ2位置，從而調(diào)整菲涅耳區(qū)的空間布局，使得新的空間布局下，人體剛好處于某個菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域；
[0064]具體地，從內(nèi)層向外層，以RF收發(fā)設(shè)備連線的中垂線為例:
[0065](a)假設(shè)人此時位于RF收發(fā)設(shè)備連線的中垂線的第14.9cm處，即處于第2菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域，則可直接測量呼吸；
[0066](b)假設(shè)人此時位于RF收發(fā)設(shè)備連線的中垂線的第12cm處，即處于第I菲涅耳區(qū)的邊界附近，則調(diào)整Pl和P2的位置，使得在新的菲涅耳區(qū)布局中，人體剛好處于某個菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域附近即可。
[0067]C2.針對場景二，根據(jù)Pl和P2位置所確定的菲涅耳區(qū)的空間布局，標(biāo)定每一層菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域附近，即為呼吸可被檢測的區(qū)域;本實施例中，從內(nèi)層向外層，以收發(fā)設(shè)備連線的中垂線為例，最佳檢測區(qū)域依次位于14.5cm、19cm(第I菲涅耳區(qū)和第2菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域)等處;標(biāo)定每一層菲涅耳區(qū)的邊界附近，即為呼吸難以被檢測的區(qū)域，同樣從內(nèi)層向外層，以收發(fā)設(shè)備連線的中垂線為例，無法檢測區(qū)域依次位于12cm、17cm等處。
[0068]D.針對Cl所述場景(I)條件滿足的情況下，進一步調(diào)整Pl，P2位置，使得:以Pl，P2為焦點并過人體位置的橢圓，該橢圓在人體位置處的內(nèi)側(cè)法線方向與人體朝向大致重合在10度以內(nèi)，即為最佳檢測條件。
[0069]E.呼吸頻率計算，可采用文獻[I]記載的方法，首先依次利用窗口大小為5秒的Hamplel濾波器和窗口大小為20秒的滑動平均方法對原始振幅信號進行預(yù)處理，然后使用Fake Peak Removal方法統(tǒng)計波峰波谷數(shù)量，S卩可統(tǒng)計獲得呼吸頻次。
[0070]需要注意的是，公布實施例的目的在于幫助進一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種呼吸檢測的方法，包括如下步驟: A)放置無線射頻信號收發(fā)設(shè)備，包括發(fā)射設(shè)備Pl和接收設(shè)備P2，所述發(fā)射設(shè)備Pl裝有至少一根發(fā)射天線;所述接收設(shè)備P2裝有至少一根接收天線;所述無線射頻信號的波長設(shè)為入;所述發(fā)射天線和接收天線是垂直極化的全向天線； B)以所述收發(fā)設(shè)備Pl和Ρ2為橢圓焦點，以Pl和Ρ2為焦點的一簇同心橢圓構(gòu)成多層菲涅耳區(qū)的邊界，每兩層相鄰的菲涅耳區(qū)的邊界所圍成的橢圓環(huán)為一層菲涅耳區(qū)，由此得到所述收發(fā)設(shè)備Pl和Ρ2所確定的菲涅耳區(qū)的空間布局;所述菲涅耳區(qū)的空間布局包括多層菲涅耳區(qū)； C)根據(jù)Pl和Ρ2位置所確定的菲涅耳區(qū)的空間布局，標(biāo)定每一層菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域附近為呼吸可被檢測的區(qū)域;標(biāo)定每一層菲涅耳區(qū)的邊界附近為呼吸難以被檢測的區(qū)域； D)當(dāng)人體處于所述難以被檢測的區(qū)域時，調(diào)整Pl和Ρ2的位置從而調(diào)整菲涅耳區(qū)的空間布局，使得人體位置處于新的菲涅耳區(qū)空間布局中某個菲涅耳區(qū)的中間區(qū)域； Ε)接收端接收到無線射頻信號，根據(jù)所述無線射頻信號的波形，計算得到呼吸頻率，完成呼吸檢測。2.如權(quán)利要求1所述呼吸檢測的方法，其特征是，在B)所述以Pl和Ρ2為焦點的一簇同心橢圓中，設(shè)定所述菲涅耳區(qū)的空間布局包括η層菲涅耳區(qū)，設(shè)定η層菲涅耳區(qū)的第i層同心橢圓的軌跡為Qi，所述Qi通過式I得到: PlQi| + |QiP2|-|PlP2| =ηλ/2 (式 I) 式I中，I PlQi I是Qi到發(fā)射設(shè)備Pl的距離；I QiP2 |是Qi到接收設(shè)備P2的距離;| P1P2 |為收發(fā)設(shè)備的距離;λ為RF收發(fā)設(shè)備的波長;η為菲涅爾區(qū)的最大層數(shù)。3.如權(quán)利要求2所述呼吸檢測的方法，其特征是，在B)中，設(shè)定第I層同心橢圓的軌跡是第I菲涅耳區(qū)的邊界，由第I菲涅耳區(qū)的邊界形成的橢圓邊界圍繞的區(qū)域是第I菲涅耳區(qū)；以此類推，第2層同心橢圓是第2菲涅耳區(qū)的邊界;設(shè)定第I菲涅耳區(qū)邊界和第2菲涅耳區(qū)邊界圍成的橢圓環(huán)是第2菲涅耳區(qū)；同樣以此類推，設(shè)定第i層同心橢圓是第i菲涅耳區(qū)的邊界；設(shè)定第1-Ι菲涅耳區(qū)邊界和第i菲涅耳區(qū)邊界圍成的橢圓環(huán)為第i菲涅耳區(qū)；由此得到所述收發(fā)設(shè)備Pl和P2所確定的菲涅耳區(qū)的空間布局。4.如權(quán)利要求1所述呼吸檢測的方法，其特征是，在D)中，當(dāng)人體胸脯垂直于地面時，Pl和P2的天線垂直地面擺放;當(dāng)人體胸脯平行于地面時，Pl和P2的天線平行地面擺放。5.如權(quán)利要求1所述呼吸檢測的方法，其特征是，在D)中，優(yōu)選地，通過進一步調(diào)整Pl和P2位置獲得最佳檢測條件;具體是:進一步調(diào)整Pl和P2位置，使得:以Pl和P2為焦點并過人體位置的橢圓在人體位置處的內(nèi)側(cè)法線方向與人體朝向大致重合，調(diào)整得到的Pl和P2位置即為最佳檢測條件。6.如權(quán)利要求1所述呼吸檢測的方法，其特征是，在E)中所述計算呼吸頻率采用文獻[l](Jian Liu1Yan Wang,Yingying Chen1Jie Yang1Xu Chen, and JerryCheng.2015.Tracking Vital Signs During Sleep Leveraging Off-the-shelf WiF1.1nProceedings of the 16th ACM Internat1nal Symposium on Mobile Ad HocNetworking and Computing.ACM,267-276.)記載的呼吸頻率計算方法，計算得到呼吸頻率。7.如權(quán)利要求6所述呼吸檢測的方法，其特征是，所述計算得到呼吸頻率，首先利用Hamplel濾波器和滑動平均方法對無線射頻信號進行預(yù)處理，然后利用Fake Peak Removal方法統(tǒng)計波峰波谷數(shù)目，由此獲得呼吸頻率。8.如權(quán)利要求1所述呼吸檢測的方法，其特征是，使用搭載WiFi全向天線、WiFiIntel5300網(wǎng)卡的MiniPC作為無線射頻信號接收設(shè)備。9.如權(quán)利要求1所述呼吸檢測的方法，其特征是，使用搭載WiFi全向天線的TP-LinkWDR5300路由器作為無線射頻信號發(fā)射設(shè)備。10.如權(quán)利要求1所述呼吸檢測的方法，其特征是，當(dāng)無線射頻信號采用不同頻率的多載波技術(shù)時，分別針對每個頻率的子載波構(gòu)建子載波的菲涅爾區(qū)空間布局，根據(jù)子載波的菲涅爾區(qū)空間布局識別人體呼吸可檢測范圍和不可檢測的盲區(qū)；由此完成人體呼吸檢測。
【文檔編號】A61B5/08GK105997086SQ201610447657
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】張大慶, 王皓, 吳丹, 王亞沙
【申請人】北京大學(xué)