CN108814615B - 一种在床监测设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在床监测设备及方法，所述在床监测设备包括：发射天线、接收天线、控制器、射频发射电路、信号处理电路和相同极化反射电波强度检出电路；所述信号处理电路，用于从所述直流信号或低频信号中提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号；所述控制器，用于根据所述人体反射信号判断床上是否有人，还用于根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。由此可见，利用该在床监测设备可以准确的判断出床上是否有人，在床上有人的情况下，可以准确的判断床上的人是否有生命体征。并且，发射天线和接收天线均放置在床垫下，从而该在床监测设备不会影响在床老人的休息质量。

Description

一种在床监测设备及方法

技术领域

本发明涉及信号监测技术领域，尤其涉及一种在床监测设备及方法。

背景技术

一方面，随着社会经济的发展，医疗水平越来越高。当前社会面临这老龄化的问题。在现实生活中，老人的生命安全尤其需要关注。

在现实生活中，一些老人会选择去养老机构居住。为保证老人的生命安全，老人在外活动时，一般会有工作人员陪护，老人发生危险时工作人员可以及时发现。但是老人在床休息时，若为老人安排工作人员陪护，一方面，会影响老人的休息质量，另一方面，也会增加陪护成本。

另一方面，在医院住院的患者，病情可能突然恶化，在病人病情恶化时，需要及时采用急救措施。

因此，需要提出一种方法或者监测设备，能够自动监测老人或患者在床时的生命体征，判断老人或患者是否发生危险。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出一种在床监测设备及方法。可以自动监测老人或患者在床时的生命体征，判断老人或患者是否发生危险。

本发明实施例提供一种在床监测设备，包括：发射天线、接收天线、控制器、射频发射电路、信号处理电路和相同极化反射电波强度检出电路；

所述发射天线和接收天线均放置在床上且在床垫下；

所述控制器，用于输出长脉冲发射控制信号给所述射频发射电路；

所述射频发射电路，用于根据所述长脉冲发射控制信号产生长脉冲射频信号；

所述发射天线，用于将所述长脉冲射频信号发射出去；

所述接收天线，用于接收反射的长脉冲射频信号；所述反射的长脉冲射频信号包括相同极化反射电波；

所述相同极化反射电波强度检出电路，用于将所述相同极化反射电波转化为直流信号或低频信号；

所述信号处理电路，用于从所述直流信号或低频信号中提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号；

所述控制器，用于根据所述人体反射信号判断床上是否有人，还用于根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。

可选的，所述信号处理电路包括：第一低增益直流放大器和第一模数转换器；

所述第一低增益直流放大器，用于将所述直流信号或低频信号中的直流模拟分量进行放大；所述直流模拟分量作为所述人体反射信号；

所述第一模数转换器，用于将放大后的直流模拟分量转换为直流数字信号发送给所述控制器；

所述控制器，用于当所述直流数字信号与预设直流参考值偏离大于所定阈值时，判定床上有人。

可选的，所述信号处理电路还包括：第二低增益直流放大器和交叉极化反射电波强度检出电路；

所述反射的长脉冲射频信号包括交叉极化反射电波；

所述交叉极化反射电波强度检出电路，用于将所述交叉极化反射电波转换为交叉极化反射电波强度信号；

所述第二低增益直流放大器，用于将所述交叉极化反射电波强度信号中的直流模拟分量进行放大，获得交叉极化直流放大模拟信号；

所述第一模数转换器，用于将所述交叉极化直流放大模拟信号转换为交叉极化直流放大数字信号发送给所述控制器；

所述控制器，用于当所述交叉极化直流放大数字信号与所述预设直流参考值偏离大于所定阈值时，判定床上有人。

可选的，还包括：一个射频耦合电容；

所述射频耦合电容连接在所述接收天线产生的相同极化反射电波的输出位置与所述相同极化反射电波强度检出电路之间；

或，

所述射频耦合电容连接在所述接收天线产生的交叉极化反射电波的输出位置与所述第二低增益直流放大器之间。

可选的，还包括以下两个射频耦合电容：第一射频耦合电容和第二射频耦合电容；

所述第一射频耦合电容连接在所述接收天线产生的相同极化反射电波的输出位置与所述相同极化反射电波强度检出电路之间；

所述第二射频耦合电容连接在所述接收天线产生的交叉极化反射电波的输出位置与所述第二低增益直流放大器之间。

可选的，所述信号处理电路包括：隔直电路、带通滤波器和第二模数转换器；

所述隔直电路，用于将所述直流信号或低频信号进行隔直后输出给所述带通滤波器；

所述带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的生命体征信号，将所述生命体征信号输出给所述第二模数转换器；

所述第二模数转换器，用于将所述生命体征信号转换为体征数字信号并发送给所述控制器；

所述控制器，用于根据所述体征数字信号判断在床人体是否有生命体征。

可选的，所述带通滤波器包括：体动信号带通滤波器、呼吸信号带通滤波器和心跳信号带通滤波器；

所述体动信号带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的体动信号，将所述体动信号输出给所述第二模数转换器；

所述呼吸信号带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的呼吸信号，将所述呼吸信号输出给所述第二模数转换器；

所述心跳信号带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的心跳信号，将所述心跳信号输出给所述第二模数转换器；

所述第二模数转换器，用于将所述体动模拟信号转换为体动数字信号并发送给所述控制器；

所述第二模数转换器，还用于将所述呼吸模拟信号转换为呼吸数字信号并发送给所述控制器；

所述第二模数转换器，还用于将所述心跳模拟信号转换为心跳数字信号并发送给所述控制器；

所述控制器，用于判断所述体动数字信号、呼吸数字信号和所述心跳数字信号至少存在一个时，确定所述在床人体有生命体征。

可选的，所述信号处理电路还包括：预放大器和后放大器；

所述预放大器连接在所述隔直电路和所述带通滤波器之间；

所述后放大器连接在所述带通滤波器和所述第二模数转换器之间。

可选的，所述发射天线和接收天线均为平面结构，且所述发射天线和接收天线中的天线单元的排列方向与发射电波的极化方向一致。

本发明实施例提供一种在床监测方法，应用于以上所述的在床监测设备，该方法包括：

发射长脉冲射频信号；

接收反射的长脉冲射频信号；所述反射的长脉冲射频信号包括相同极化反射电波；

对所述相同极化反射电波进行转换获得与相同极化反射电波强度相关的直流信号或低频信号；

从所述直流信号或低频信号中提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号；

根据所述人体反射信号判断床上是否有人，根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明实施例提供的在床监测设备及方法，包括：发射天线、接收天线、控制器、射频发射电路、信号处理电路和相同极化反射电波强度检出电路。所述发射天线和接收天线均放置在床上且在床垫下；所述控制器，用于输出长脉冲发射控制信号给所述射频发射电路；所述射频发射电路，用于根据所述长脉冲发射控制信号产生长脉冲射频信号；所述发射天线，用于将所述长脉冲射频信号发射出去；所述接收天线，用于接收反射的长脉冲射频信号；所述相同极化发射电波强度检出电路，用于将所述接收天线产生的相同极化反射电波转化为与相同极化反射电波强度相关的直流信号或低频信号；所述信号处理电路，用于从所述直流信号或低频信号中提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号；所述控制器，用于根据所述人体反射信号判断床上是否有人，还用于根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。

由此可见，本实施例提供的在床监测设备及方法，可以自动提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号，并根据所述人体反射信号判断床上是否有人，根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。也就是说，本实施例提供的在床监测设备，可以准确的判断出床上是否有人，在床上有人的情况下，可以准确的判断床上的人是否有生命体征。并且，用于发射长脉冲射频信号的发射天线以及接收反射的长脉冲射频信号的接收天线均放置在床垫下，从而该设备不会影响在床老人的休息质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种在床监测设备的结构框图；

图2为本发明提供的一种发射天线和接收天线的放置位置的示意图；

图3为本发明提供的一种发射天线发射的长脉冲射频信号被反射的示意图；

图4为本发明提供的一种发射信号的极化方向与反射信号的极化方向的示意图；

图5为本发明提供的一种床上有人和无人时反射信号的示意图；

图6为本发明提供的一种信号处理电路的示意图；

图7为本发明提供的另一种信号处理电路的示意图；

图8为本发明提供的一种在信号处理电路中增加射频耦合电容的示意图；

图9为本发明提供的另一种在信号处理电路中增加射频耦合电容的示意图；

图10为本发明提供的一种信号处理电路的示意图；

图11为本发明提供的一种在床监测设备的示意图；

图12为本发明提供的一种在床监测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人在研究中发现，在一种实现方式中，可以使用床垫式设备监测在床人体的生命体征。床垫类设备是指将监测设备放置到床垫中的监测设备。在床人体与床垫接触时，在床人体呼吸和身体颤动时，人体对床垫的压力会有微小的变化。床垫式监测设备可以通过监测该微小的压力变化监测在床人体的呼吸的频率以及心率，从而实现对在床人体的生命体征的监测。

但是，由于在床人体呼吸和身体颤动时，人体对床垫的压力的变化很小，因此，使用床垫类设备监测在床人体的生命体征时，为了保证监测的灵敏度，在床人体与内置了监测设备的床垫之间必须直接接触，或者仅仅相隔一层薄薄的床单。从而导致在床人体会有明显的异物感，影响休息舒适感。并且，在床人体在床上移动时很有可能导致人体与床垫之间发生位置偏移，从而导致监测灵敏度低。

在另一种实现方式中，可以利用无线电波雷达技术，在床铺上方或者床头上方设置微功率雷达，通过该雷达照射在床人体的身体。由于人体呼吸和心跳会导致人体体表运动，而人体体表运动会导致雷达发送的电波往复距离变化或反射电波相位变化。因此，可以通过监测电波往复距离变化或反射电波相位变化来监测在床人体的呼吸和心率。其中，所述雷达通常有脉冲多普勒雷达、短脉冲雷达、调频连续波雷达或单天线连续波测相雷达等。

但是，一方面，利用脉冲多普勒雷达技术或短脉冲雷达技术或调频；连续波雷达技术的设备系统复杂，成本高。另一方面，放置在床铺上方或床头上方的生命体征监测雷达，不能区分床上物体与失去生命体征的人体，也就是说，放置在床铺上方或床头上方的生命体征监测雷达即使发现床上生命体征消失，也不能区分是在床人体离床/不在床，还是老人或患者猝死或去世。

鉴于此，发明人提出一种在床监测设备，可以自动提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号，并根据所述人体反射信号判断床上是否有人，根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。也就是说，发明人提出的在床监测设备，可以准确的判断出床上是否有人，在床上有人的情况下，可以准确的判断床上的人是否有生命体征。并且，用于发射长脉冲射频信号的发射天线以及接收反射的长脉冲射频信号的接收天线均放置在床垫下，该设备不会影响在床老人的休息质量。

第一实施例

参见图1，该图为本实施例提供的一种在床监测设备的结构框图。

本实施例提供的在床监测设备，包括：发射天线110、接收天线120、控制器130、射频发射电路140、信号处理电路150和相同极化反射电波强度检出电路160。

需要说明的是，为避免监测设备与人体之间仅相隔一层薄薄的床单而导致在床人体有明显的异物感，以及避免在床人体在床上移动导致人体与床垫之间发生位置偏移，从而导致监测灵敏度低的问题。在本实施例中，所述发射天线110和所述接收天线120放置在床上且在床垫下。例如，可参见图2，图2示出了发射天线110和接收天线120的放置位置的示意图。可以理解的是，图2只是示意性的说明，其中发射天线110和接收天线120的相对位置也可以是其他方式，本实施例不做具体限定。

需要说明的是，本发明各个实施例中提及的床可以包括各种形式，包括但不限于图2所示的床，本实施例中提及的床还可以包括沙发等可以供人体休息的家居用具。

需要说明的是，本实施例中提及的床垫可以包括各种形式，包括但不限于图2所示的床垫，本实施例中提及的床垫还可以为放置在床上与床垫作用相同的其他物体，例如，褥子。

所述控制器130，用于输出长脉冲发射控制信号给所述射频发射电路140；

所述射频发射电路140，用于根据所述长脉冲发射控制信号产生长脉冲射频信号；

所述发射天线110，用于将所述长脉冲射频信号发射出去；

所述接收天线120，用于接收反射的长脉冲射频信号；所述反射的长脉冲射频信号包括相同极化反射电波。

所述相同极化反射电波强度检出电路160，用于将所述相同极化发射电波转化为与相同极化反射电波强度相关的直流信号或低频信号；

所述信号处理电路150，用于从所述直流信号或低频信号中提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号；

所述控制器130，用于根据所述人体发射信号判断床上是否有人，还用于根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。

本实施例中提及的控制器130，可以是具有数据处理能力的芯片。作为一种示例，所述控制器130可以为单片机、数字信号处理(Digital Signal Process，DSP)芯片或者现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)芯片。

在本实施例中，所述控制器130可以控制射频发射电路140产生长脉冲射频信号，具体地，控制器130通过向射频发射电路140发送控制信号的方式，控制射频发射电路140产生长脉冲射频信号。

本实施例不具体限定所述控制信号的具体形式。作为一种示例，所述控制信号可以为脉冲信号。

本实施例中的射频发射电路140用于发送长脉冲射频信号。该长脉冲射频信号可以是脉宽20ns—1ms，重复频率10Hz—1KHz，载波频率为2.45GHz的长脉冲射频信号。

射频发射电路140产生长脉冲射频信号之后，将长脉冲射频信号发送给发射天线110，发射天线110将所述长脉冲射频信号发射出去。

可以理解的是，发射天线110将长脉冲射频信号发射出去之后，长脉冲射频信号遇到物体时，可能会有一部分长脉冲射频信号被反射回来，接收天线120可以接收被反射的长脉冲射频信号。

可参见图3，该图示出了发射天线110发射的长脉冲射频信号被反射的示意图。如图3所示，床垫下放置的设备100中包括发射天线110和接收天线120，发射天线发射的长脉冲射频信号301遇到在床人体时，有一部分信号302被反射回来，接收天线120可接收所述被反射回来的长脉冲射频信号302。为方便描述，在以下实施例的一些描述中，将发射天线110发射的长脉冲射频信号描述为发射信号，将接收天线120接收的被反射的长脉冲射频信号描述为反射信号。

需要说明的是，接收天线120上可以包括相同极化接收单元，相同极化接收单元接收与发射信号极化方向平行的反射信号。例如，可参见图4，图4所示的发射信号301的极化方向与反射信号302的极化方向平行。

本实施例中提及的相同极化反射电波是指，极化方向与发射电波的极化方向平行的反射电波。交叉极化反射电波是指，极化方向与发射电波的极化方向垂直的反射电波。图4所示的反射信号302即为与发射信号301相同极化反射电波。

需要说明的是，不同极化方向的反射信号的信号强度也不同。一般来讲，相同极化反射电波的强度比较强。因此，在本实施例中，通过相同极化反射电波强度检出电路160将所述接收天线120产生的相同极化反射电波转化为与相同极化反射电波强度相关的直流信号或低频信号，该直流信号或低频信号的强度比较强，可用于在床人体的监测。

需要说明的是，在本申请实施例中，所述相同极化反射电波强度检出电路160可以为混频器，用于将射频发射电路140产生的长脉冲射频信号与相同极化反射电波进行混频，得到混频信号。所述相同极化反射电波强度检出电路160也可以为检波器，用于将所述接收天线接收到的相同极化反射电波转化为直流或低频信号。

需要说明的是，一方面，在实际应用中，反射信号与引起发射信号被反射的介质有关。例如，发射信号遇到棉被之后反射回来的反射信号与发射信号遇到人体之后反射回来的反射信号不同。可参见图5，图5示出了床上有人和无人时反射信号的示意图。从图中可以看出，床上有人时，一部分信号被反射，即反射信号302强度比较大；床上没有人，只有棉被时，几乎没有信号被反射，即反射信号302强度很小。

另一方面，当引起发射信号被反射的介质为人体时，人体有生命体征和人体没有生命体征，对应的反射信号也会不同，人体具有生命特征时，相同极化反射电波强度检出电路160处理之后的信号中含有低频交流信号，而人体没有生命特征时，相同极化反射电波强度检出电路160处理之后的信号中只有直流信号。

因此，在本实施例中，可以通过信号处理电路150对所述相同极化反射电波强度检出电路160处理之后的直流信号或低频信号进行分析，提取出可以表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号。以便控制器130判断床上是否有人以及，床上的人体是否有生命体征。

需要说明的是，本实施例中提及的人体反射信号是指，发射信号到达人体后被反射回来的反射信号。

本实施例提供的在床监测设备，可以自动提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号，并根据所述人体反射信号判断床上是否有人，根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。也就是说，发明人提出的在床监测设备，可以准确的判断出床上是否有人，在床上有人的情况下，可以准确的判断床上的人是否有生命体征。并且，用于发射长脉冲射频信号的发射天线以及接收反射的长脉冲射频信号的接收天线均放置在床垫下，该设备不会影响在床老人的休息质量。

第二实施例

第一实施例介绍了一种在床监测设备，第二实施例将结合附图具体介绍信号处理电路如何从所述混频电路中提取出人体反射信号，以及，控制器如何判断床上有人。

参见图6，该图为本实施例提供的信号处理电路150的一种示意图。

在本实施例中，以相同极化反射电波强度电路检出160为混频器160a进行介绍，在本实施例中，将混频器160a输出的信号称为混频信号。本实施例提供的信号处理电路150，包括：第一低增益直流放大器151和第一模数转换器152。

所述第一低增益直流放大器151，用于将所述直流信号或低频信号中的直流模拟分量进行放大；所述直流模拟分量作为所述人体反射信号。

具体地，当所述相同极化反射电波强度检出电路为混频器160a时，所述第一低增益直流放大器151，用于将所述混频信号中的直流模拟分量进行放大，所述直流模拟分量作为所述人体反射信号。

所述第一模数转换器152，用于将放大后的直流模拟分量转换为直流数字信号发送给所述控制器。

所述控制器130，用于当所述直流数字信号大于预设直流参考值时，判定床上有人。

如第一实施例中所述，发射信号遇到棉被之后反射回来的反射信号与发射信号遇到人体之后反射回来的反射信号不同。因此，床上有人时的混频信号和床上无人时的混频信号也不同。发明人在研究中发现，混频信号中包括直流模拟分量和交流模拟分量，而床上有人时的混频信号与床上无人时的混频信号的差别主要体现在混频信号中的直流信号。当床上有人时，混频信号中的直流信号幅度比较大或直流信号变化幅度比较大，当床上无人时，混频信号中的直流信号幅度比较小，或直流信号变化幅度比较小。因此，在本实施例中，通过信号处理电路150将混频信号中的直流信号提取出来，将该直流信号作为所述人体反射信号，从而根据该直流信号判断床上是否有人。

本实施例中提及的混频信号中的直流模拟分量即为混频信号中的直流信号。

为了更好的根据混频信号中的直流信号判断床上是否有人，在本实施例中，首先利用第一低增益直流放大器151将所述混频信号中的直流信号放大，然后再利用所述第一模数转换器152将直流模拟信号转换为直流数字信号，以便所述控制器130根据所述直流控制信号判断床上是否有人。

需要说明的是，本实施例不具体限定所述第一低增益直流放大器151和第一模数转换器152的器件型号，具体器件型号可以根据实际应用选择。

需要说明的是，预设直流参考值是预先设置的值，当所述直流数字信号与预设直流参考值的偏差大于所定阈值时，可以认为床上有人，当所述直流数字信号与预设直流参考值的偏差小于或等于所定阈值时，可以认为床上无人。

本实施例不具体限定获得所述预设直流参考值的具体实现方式，所述预设直流参考值可以通过预先测试获得。例如，可以在床上无人并稳定状态下对混频信号中的直流信号进行测量，得到床上无人时控制器接收到的直流数字信号；在床上有人并基本稳定不动的状态下对混频信号中的直流信号进行测量，得到床上有人时控制器接收到的直流数字信号。经过多次测量获得床上有人时与床上无人时的直流数字信号的临界值，将该临界值作为所述预设直流参考值。

需要说明的是，由于发射天线与接收天线之间会出现因隔离度不够产生的直接耦合现象，导致无法区分反射天线接收的是反射电波，还是从发射天线直接耦合过来的发射电波。

因此，在本实施例中，为了提高所述在床监测设备监测床上是否有人的准确性，在本实施例中，还可以通过交叉极化反射电波判断床上是否有人。所述交叉极化反射电波是指，与发射电波的方向垂直的反射电波。

具体地，可参见图7，该图为本实施例提供的信号处理电路150的又一个示意图。

本实施例提供的信号处理电路，除了包括第一低增益直流放大器151和第一模数转换器152之外，还包括：交叉极化反射电波强度监测电路153和第二低增益直流放大器154。

如前文所述，接收天线120上可以包括相同极化接收单元，相同极化接收单元接收与发射信号极化方向平行的反射信号。接收天线120上还可以包括交叉极化接收单元，交叉极化接收单元接收与发射信号极化方向垂直的反射信号。

相应的，当接收天线120上包括交叉极化接收单元时，所述反射的长脉冲射频信号包括交叉极化反射电波。

所述交叉极化反射电波强度监测电路153，通过对射频反射电波检波，将所述交叉极化射频反射电波转化为直流或低频交叉极化强度信号。

需要说明的是，反射天线产生的交叉极化反射电波为射频信号，在本实施例中，首先需要对射频信号进行射频检波，得到表征交叉极化反射电波强度的直流或低频信号。

所述第二低增益直流放大器154，用于将所述交叉极化强度信号中的直流模拟分量进行放大，获得交叉极化直流放大模拟信号。

所述第一模数转换器152，用于将所述交叉极化直流放大模拟信号转换为交叉极化直流放大数字信号发送给所述控制器130。

所述控制器130，用于当所述交叉极化直流放大数字信号大于所述预设直流参考值时，判定床上有人。

需要说明的是，利用交叉极化反射电波判断床上是否有人的实现方式与利用混频信号判断床上是否有人的实现方式类似，只是利用交叉极化反射电波判断床上是否有人时，是将交叉极化反射电波检波后的直流模拟分量进行放大，而利用混频信号判断床上是否有人时，是将混频信号中的直流模拟分量进行放大。因此，关于利用交叉极化反射电波判断床上是否有人的具体实现方式，可以参考利用混频信号判断床上是否有人的实现方式部分的描述，在此不再赘述。

需要说明的是，本实施例不具体限定所述反射电波强度监测电路153的具体实现方式，具体实现可以根据实际情况具体限定。

作为一种示例，所述反射电波强度监测电路153可以由射频检波二极管实现。

本实施例也不具体限定所述第二低增益直流放大器154的器件型号，具体器件型号可以根据实际应用选择。

需要说明的是，由于连接在接收天线后的相同极化反射电波和交叉极化反射电波检波/混频电路均会输出直流模拟分量或低频交流信号。为了防止相同极化反射电波检波/混频后的直流或低频交流分量，与交叉极化反射电波检波后的直流或低频交流分量产生串扰，即防止相同极化电波混频信号中的直流或低频交流分量反向传输至交叉极化电波检波电路，导致交叉极化检波电路中的直流模拟分量不准确，以及，防止交叉极化电波检波电路中的直流或低频交流分量反向传输至相同极化电波检波/混频电路的位置，导致混频信号中的直流或低频交流分量不准确，从而影响该在床监测设备监测床上是否有人的准确性的问题，在本实施例中，还可以通过在所述信号处理电路150中增加射频耦合电容，从而防止相同极化反射电波检波信号，与交叉极化反射电波检波信号产生串扰。

具体地，在本实施例的一种实现方式中，如图8所示，可以在所述信号处理电路150中增加一个射频耦合电容155a，所述射频耦合电容155a连接在所述接收天线产生的相同极化反射电波的位置121与所述相同极化反射电波强度检出电路之间，当所述相同极化反射电波强度检出电路为混频器160a时，所述射频耦合电容155a连接在所述接收天线产生的相同极化反射电波的位置121与所述混频器160a之间。

可以理解的是，在接收天线产生的相同极化反射电波的位置121与所述混频器160a之间增加射频耦合电容155a之后，混频信号中的直流模拟分量无法反向传输至接收天线产生交叉极化电波的位置122处；并且即使交叉极化反射电波中的直流模拟分量反向传输至接收天线产生的相同极化反射电波的位置121处时，也无法传输至混频器160a处。

在本实施例的又一种实现方式中，如图9所示，可以在所述信号处理电路150中增加一个射频耦合电容155b，所述射频耦合电容155b连接在所述接收天线产生的交叉极化反射电波的位置122与所述第二低增益直流放大器154之间。

可以理解的是，接收天线产生的交叉极化反射电波的位置122与所述第二低增益直流放大器154之间增加射频耦合电容155b之后，交叉极化反射电波强度信号中的直流模拟分量无法传输至混频器160a处，即使混频信号中的直流模拟分量传输至接收天线产生交叉极化电波的位置122处时，也无法传输至第二低增益直流放大器154的输入端。

在本实施例中的再一种实现方式中，可以在所述信号处理电路150中增加两个射频耦合电容，分别为155a和155b。其中，所述射频耦合电容155a连接在所述接收天线产生的相同极化反射电波的位置121与所述混频器160a之间。所述射频耦合电容155b连接在所述接收天线产生的交叉极化反射电波的位置122与所述第二低增益直流放大器154之间。从而有效防止相同极化反射电波信号中的直流模拟分量，与交叉极化反射电波信号中的直流模拟分量产生串扰。从而保证在床监测设备监测床上是否有人的准确性。

本实施例提供的在床监测设备，一方面，利用信号处理电路，对所述混频信号进行处理：将混频信号中的直流模拟分量进行放大，并将放大后的直流模拟分量信号进行模数转换，以便控制器根据转换后的直流数字信号判断床上有人。另一方面，利用信号处理电路，对所述交叉极化反射电波进行处理：首先，将所述接收天线产生的交叉极化反射电波转换为交叉极化强度信号，将交叉极化强度信号中的直流模拟分量进行放大，并将放大后的直流模拟分量信号进行模数转换，以便控制器根据转换后的交叉极化直流放大数字信号判断床上有人。由此可见，本实施例提供的在床监测设备，可以准确的判断床上是否有人。

第三实施例

第一实施例介绍了一种在床监测设备，第三实施例将结合附图具体介绍信号处理电路如何从所述混频电路中提取出生命体征信号，以及，控制器如何判断在床人体的生命体征。参见图10，该图为本实施例提供的信号处理电路的一种示意图。

本实施例提供的信号处理电路150，包括：隔直电路156、带通滤波器157和第二模数转换器158。

其中，所述隔直电路156，用于将所述直流信号或低频信号进行隔直后输出给所述带通滤波器157。需要说明的是，本实施例中的相同极化反射电波强度电路为混频器160a。则隔直电路156，具体用于将所述混频信号进行隔直后输出给所述带通滤波器157。

需要说明的是，发明人在研究中发现，在床人体的生命体征不同，混频信号中的交流分量也不同。也就是说，在床人体的生命体征与混频信号中的交流分量有关。因此，在本实施例中，可以通过隔直电路156将所述混频信号中的直流信号隔离，获得所述混频信号中的交流信号。从而根据所述混频信号中的交流信号确定在床人体的生命体征。

需要说明的是，本实施例不具体限定所述隔直电路的具体实现方式，作为一种示例，所述隔直电路可以为电容。

所述带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的生命体征信号，将所述生命体征信号输出给所述第二模数转换器158。

相应的，当相同极化反射电波强度电路为混频器160a时：所述带通滤波器157，具体用于获得隔直后的混频信号中表征在床人体的生命体征信号，将所述生命体征信号输出给所述第二模数转换器158。

需要说明的是，本实施例中提及的表征在床人体的生命体征信号，可以是所述混频信号中部分或全部交流信号。

当所述生命体征信号为所述混频信号中的全部交流信号时，所述带通滤波器157可以将所述混频信号中的噪声信号过滤掉。

当所述生命体征信号为所述混频信号中的部分交流信号时，所述带通滤波器157可以将非生命体征交流信号以及噪声信号过滤掉。

需要说明的是，本实施例不具体限定所述带通滤波器的通带频率范围，该带通滤波器的通带频率范围可以根据实际情况具体设置。

所述第二模数转换器158，用于将所述生命体征信号转换为体征数字信号并发送给所述控制器130。

所述控制器130，用于根据所述体征数字信号判断在床人体是否有生命体征。

可以理解的是，由于所述生命体征信号可以表征在床人体的生命体征，因此，可以根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。故而，当第二模数转换器158将生命体征信号转换为体征数字信号之后，所述控制器130即可通过该体征数字信号判断在床人体是否有生命体征。

可以理解的是，人体的生命体征可以包括很多方面，其中，人体是否存在体动、人体是否存在呼吸以及人体是否存在心跳是比较重要的生命体征。因此，在本实施例中，可以根据人体是否存在体动、人体是否存在呼吸以及人体是否存在心跳判断在床人体是否有生命体征。

其中，人体存在体动是指，人在床上必然会发生的肢体活动、翻身起身躺下等躯体活动、扭头抬头等头部活动。

发明人发现，混频信号中的体动信号、混频信号中的呼吸信号以及混频信号中的心跳信号的频段不同，因此，可以通过通带频率不同的带通滤波器分别提取混频信号中的体动信号、呼吸信号以及心跳信号。从而判断在床人体是否有生命体征及健康状态。

具体地，在一种实现方式中，所述带通滤波器157包括：体动信号带通滤波器、呼吸信号带通滤波器和心跳信号带通滤波器。

所述体动信号带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的体动信号，将所述体动信号输出给所述第二模数转换器158。

所述呼吸信号带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的呼吸信号，将所述呼吸信号输出给所述第二模数转换器158。

所述呼吸信号带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的心跳信号，将所述心跳信号输出给所述第二模数转换器158。

相应的，当相同极化反射电波强度检出电路为混频器160a时：

所述体动信号带通滤波器，具体用于获得隔直后的混频信号中表征在床人体的体动信号，将所述体动信号输出给所述第二模数转换器158。

所述呼吸信号带通滤波器，具体用于获得隔直后的混频信号中表征在床人体的呼吸信号，将所述呼吸信号输出给所述第二模数转换器158。

所述呼吸信号带通滤波器，具体用于获得隔直后的混频信号中表征在床人体的心跳信号，将所述心跳信号输出给所述第二模数转换器158。

相应的，所述第二模数转换器158，用于将所述体动模拟信号转换为体动数字信号并发送给所述控制器130；还用于将所述呼吸模拟信号转换为呼吸数字信号并发送给所述控制器130；还用于将所述心跳模拟信号转换为心跳数字信号并发送给所述控制器。

控制器130接收到所述体动数字信号、呼吸数字信号以及心跳数字信号之后，即刻判断在床人体是否有生命体征。

可以理解的是，一般来讲，有生命体征的人体会存在体动、呼吸以及心跳。因此，所述混频信号中应该至少存在体动信号、呼吸信号以及心跳信号中的至少一个信号。也就是说，若在床人体有生命体征，则控制器理应接收到体动数字信号、呼吸数字信号以及心跳数字信号中的至少一个信号。

因此，在本实施例中，所述控制器130，可以在体动数字信号、呼吸数字信号和心跳数字信号同时或至少一个存在时，判断所述在床人体有生命体征。

为了提高监测人体生命体征的准确性，在本实施例中，一方面，可以对所述混频信号进行隔直后输出给所述带通滤波器157的信号进行放大处理；另一方面，还可以对带通滤波器输出的生命体征信号进行放大处理。

具体地，在一种实现方式中，所述信号处理电路150还可以包括：预放大器和后放大器。

其中，所述预放大器连接在所述隔直电路156和所述带通滤波器157之间。用于对所述混频信号进行隔直后输出的信号进行放大。

所述后放大器连接在所述带通滤波器157和所述第二模数转换器158之间，用于对所述带通滤波器输出的生命体征信号进行放大。

本实施例提供的在床监测设备，信号处理的电路对混频信号进行了隔直处理，并利用带通滤波器提取可以表征生命体征的生命体征信号，并将所述生命体征信号进行模数转换，将模数转换后的体征数字信号发送给控制器，以便于控制器根据所述体征数字信号判断在床人体是否有生命体征。也就是说，本实施例提供的在床监测设备可以准确的监测在床人体是否有生命体征。

第四实施例

基于以上实施例提供的在床监测设备，第四实施例将结合附图介绍一种在床监测设备的具体实现方案。

参见图11，该图为本实施例提供的在床监测设备的示意图。

该在床监测设备的各个部件的描述可以参见以上实施例的描述。在此不再赘述。

需要说明的是，本实施例中的发射天线110和接收天线120可以为指向性微带天线。一方面，指向性微带天线的辐射方向可以调整，且易于得到极化纯度较高发射及接收特性，使得接收天线接收到的相同极化反射电波强度比较大，且交叉极化的发射与接收天线之间的隔离度高，交叉极化接收通路不易受到直接来自发射天线发射信号的干扰。

另一方面，指向性微带天线易集成，指向性微带天线可以和有源器件、其他电路集成为完整的设备，使得整个在床监测设备的成本降低。

需要说明的是，本实施例中的发射天线110和接收天线120均为平面结构，且所述发射天线和接收天线中的天线单元的排列方向与发射电波的极化方向一致。

需要说明的是，图11所述的在床监测设备中，后放大器包括3个，分别为159a、159b和159c。其中，159a用于对体动信号进行放大，159b用于对呼吸信号进行放大，159c用于对心跳信号进行放大。但是159a、159b和159c这三个放大器并非必须同时使用，在实际应用中，可以使用其中一个或多个。具体情况可以根据实际情况具体设置。

本实施例提供的在床监测设备，可以自动提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号，并根据所述人体反射信号判断床上是否有人，根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。也就是说，发明人提出的在床监测设备，可以准确的判断出床上是否有人，在床上有人的情况下，可以准确的判断床上的人是否有生命体征。并且，用于发射长脉冲射频信号的发射天线以及接收反射的长脉冲射频信号的接收天线均放置在床垫下，该设备不会影响在床老人的休息质量。

第五实施例

基于以上实施例提供的在床监测设备，第五实施例提供一种在床监测方法，该方法应用于以上实施例提供的在床监测设备。以下将结合附图对该方法进行介绍。

参见图12，该图为本实施例提供的在床监测方法的流程图。

所述方法可以通过步骤S1201-S1205实现。

S1201：发射长脉冲射频信号。

S1201具体为：所述发射天线发射长脉冲射频信号。

S1202：接收反射的长脉冲射频信号，所述反射的长脉冲射频信号包括相同极化反射电波。

S1202具体为：所述接收天线接收反射的长脉冲射频信号。

S1203：对所述相同极化反射电波进行转换获得与反射电波强度相关的直流信号或低频信号。

S1204：从所述直流信号或低频信号中提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号。

S1204具体为：信号处理电路从所述直流信号或低频信号中提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号。

S1205：根据所述人体反射信号判断床上是否有人，根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。

S1205具体为：控制器根据所述人体反射信号判断床上是否有人，根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。

关于S1201-S1205的具体描述可以参见以上实施例中相关内容的描述，在此不再赘述。

本实施例提供的在床监测方法，可以准确的判断出床上是否有人，在床上有人的情况下，可以准确的判断床上的人是否有生命体征。并且，用于发射长脉冲射频信号的发射天线以及接收反射的长脉冲射频信号的接收天线均放置在床垫下，该设备不会影响在床老人的休息质量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种在床监测设备，其特征在于，包括：发射天线、接收天线、控制器、射频发射电路、信号处理电路和相同极化反射电波强度检出电路；

所述发射天线和接收天线均放置在床上且在床垫下；

所述控制器，用于输出长脉冲发射控制信号给所述射频发射电路；

所述射频发射电路，用于根据所述长脉冲发射控制信号产生长脉冲射频信号；

所述发射天线，用于将所述长脉冲射频信号发射出去；

所述接收天线，用于接收反射的长脉冲射频信号；所述反射的长脉冲射频信号包括相同极化反射电波；

所述相同极化反射电波强度检出电路，用于将所述相同极化反射电波转化为直流信号或低频信号；

所述信号处理电路，用于从所述直流信号或低频信号中提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号；

所述控制器，用于根据所述人体反射信号判断床上是否有人，还用于根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征；

所述发射天线和接收天线均为平面结构，且所述发射天线和接收天线中的天线单元的排列方向与发射电波的极化方向一致。

2.根据权利要求1所述的在床监测设备，其特征在于，所述信号处理电路包括：第一低增益直流放大器和第一模数转换器；

所述第一低增益直流放大器，用于将所述直流信号或低频信号中的直流模拟分量进行放大；所述直流模拟分量作为所述人体反射信号；

所述第一模数转换器，用于将放大后的直流模拟分量转换为直流数字信号发送给所述控制器；

所述控制器，用于当所述直流数字信号与预设直流参考值偏离大于所定阈值时，判定床上有人。

3.根据权利要求2所述的在床监测设备，其特征在于，所述信号处理电路还包括：第二低增益直流放大器和交叉极化反射电波强度检出电路；

所述反射的长脉冲射频信号包括交叉极化反射电波；

所述交叉极化反射电波强度检出电路，用于将所述交叉极化反射电波转换为交叉极化反射电波强度信号；

所述第二低增益直流放大器，用于将所述交叉极化反射电波强度信号中的直流模拟分量进行放大，获得交叉极化直流放大模拟信号；

所述第一模数转换器，用于将所述交叉极化直流放大模拟信号转换为交叉极化直流放大数字信号发送给所述控制器；

所述控制器，用于当所述交叉极化直流放大数字信号与所述预设直流参考值偏离大于所定阈值时，判定床上有人。

4.根据权利要求3所述的在床监测设备，其特征在于，还包括：一个射频耦合电容；

所述射频耦合电容连接在所述接收天线产生的相同极化反射电波的输出位置与所述相同极化反射电波强度检出电路之间；

或，

所述射频耦合电容连接在所述接收天线产生的交叉极化反射电波的输出位置与所述第二低增益直流放大器之间。

5.根据权利要求3所述的在床监测设备，其特征在于，还包括以下两个射频耦合电容：第一射频耦合电容和第二射频耦合电容；

所述第一射频耦合电容连接在所述接收天线产生的相同极化反射电波的输出位置与所述相同极化反射电波强度检出电路之间；

所述第二射频耦合电容连接在所述接收天线产生的交叉极化反射电波的输出位置与所述第二低增益直流放大器之间。

6.根据权利要求1所述的在床监测设备，其特征在于，所述信号处理电路包括：隔直电路、带通滤波器和第二模数转换器；

所述隔直电路，用于将所述直流信号或低频信号进行隔直后输出给所述带通滤波器；

所述带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的生命体征信号，将所述生命体征信号输出给所述第二模数转换器；

所述第二模数转换器，用于将所述生命体征信号转换为体征数字信号并发送给所述控制器；

所述控制器，用于根据所述体征数字信号判断在床人体是否有生命体征。

7.根据权利要求6所述的在床监测设备，其特征在于，所述带通滤波器包括：体动信号带通滤波器、呼吸信号带通滤波器和心跳信号带通滤波器；

所述体动信号带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的体动信号，将所述体动信号输出给所述第二模数转换器；

所述呼吸信号带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的呼吸信号，将所述呼吸信号输出给所述第二模数转换器；

所述心跳信号带通滤波器，用于获得隔直后的低频信号中表征在床人体的心跳信号，将所述心跳信号输出给所述第二模数转换器；

所述第二模数转换器，用于将体动模拟信号转换为体动数字信号并发送给所述控制器；

所述第二模数转换器，还用于将呼吸模拟信号转换为呼吸数字信号并发送给所述控制器；

所述第二模数转换器，还用于将心跳模拟信号转换为心跳数字信号并发送给所述控制器；

所述控制器，用于判断所述体动数字信号、呼吸数字信号和所述心跳数字信号至少存在一个时，确定所述在床人体有生命体征。

8.根据权利要求6或7所述的在床监测设备，其特征在于，所述信号处理电路还包括：预放大器和后放大器；

所述预放大器连接在所述隔直电路和所述带通滤波器之间；

所述后放大器连接在所述带通滤波器和所述第二模数转换器之间。

9.一种在床监测方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的在床监测设备，包括：

发射长脉冲射频信号；

接收反射的长脉冲射频信号；所述反射的长脉冲射频信号包括相同极化反射电波；

对所述相同极化反射电波进行转换获得与相同极化反射电波强度相关的直流信号或低频信号；

从所述直流信号或低频信号中提取用于表征在床人体的人体反射信号和用于表征在床人体的生命体征信号；

根据所述人体反射信号判断床上是否有人，根据所述生命体征信号判断在床人体是否有生命体征。

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