CN113384264A - 基于雷达的呼吸频率检测方法及睡眠监测设备 - Google Patents

基于雷达的呼吸频率检测方法及睡眠监测设备 Download PDF

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Abstract

本发明适用于人体生理特征检测技术领域，提供了一种基于雷达的呼吸频率检测方法及睡眠监测设备，上述方法包括：获取雷达的回波信号；确定雷达探测范围内至少一个目标相对于雷达的方位角；针对每个目标，根据该目标相对于雷达的方位角确定该目标对应的导向矢量；根据该目标对应的导向矢量及雷达的回波信号，确定该目标对应的目标频谱；将该目标对应的目标频谱峰值处的频率作为该目标的呼吸频率。本发明通过方位角区分不同的目标，分别根据各个目标的方位角及雷达回波信号，分别确定各个目标的呼吸频率，可同时检测多个目标的呼吸频率，应用场景更广泛。

Description

基于雷达的呼吸频率检测方法及睡眠监测设备
技术领域
本发明属于人体生理特征检测技术领域，尤其涉及一种基于雷达的呼吸频率检测方法及睡眠监测设备。
背景技术
睡眠监测设备主要用于监测人体睡眠时的呼吸深度、频率等，从而对人体的健康情况进行评估。现有睡眠监测设备主要分为接触式和非接触式两种。非接触式主要应用微波雷达传感器，通过测量人体呼吸时的相位变化分析呼吸频率。非接触式睡眠监测设备相对于接触式睡眠监测设备不依赖对用户的接触效果，在睡眠监测领域得到了广泛的应用。
现有技术中，非接触式睡眠监测设备只能检测单一用户的呼吸频率，无法同时监测两个或多个用户的呼吸频率，应用场景受限。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于雷达的呼吸频率检测方法及睡眠监测设备，以解决现有技术中非接触式睡眠监测设备无法检测多用户的呼吸频率的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种基于雷达的呼吸频率检测方法，包括：
获取雷达的回波信号；
确定雷达探测范围内至少一个目标相对于雷达的方位角；
针对每个目标，根据该目标相对于雷达的方位角确定该目标对应的导向矢量；根据该目标对应的导向矢量及雷达的回波信号，确定该目标对应的目标频谱；将该目标对应的目标频谱峰值处的频率作为该目标的呼吸频率。
本发明实施例的第二方面提供了一种睡眠监测设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如本发明实施例第一方面提供的基于雷达的呼吸频率检测方法的步骤。
本发明实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例第一方面提供的基于雷达的呼吸频率检测方法的步骤。
本发明实施例提供了一种基于雷达的呼吸频率检测方法及睡眠监测设备，上述方法包括：获取雷达的回波信号；确定雷达探测范围内至少一个目标相对于雷达的方位角；针对每个目标，根据该目标相对于雷达的方位角确定该目标对应的导向矢量；根据该目标对应的导向矢量及雷达的回波信号，确定该目标对应的目标频谱；将该目标对应的目标频谱峰值处的频率作为该目标的呼吸频率。本发明实施例通过方位角区分不同的目标，分别根据各个目标的方位角及雷达回波信号，分别确定各个目标的呼吸频率，可同时检测多个目标的呼吸频率，应用场景更广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于雷达的呼吸频率检测方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例提供的雷达的发射天线及接收天线的示意图；
图3是本发明实施例提供的雷达发射信号的示意图；
图4是本发明实施例提供的雷达架设示意图；
图5是本发明实施例提供的基于雷达的呼吸频率检测装置的示意图；
图6是本发明实施例提供的睡眠监测设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
随着人们越来越注意自身健康状态，睡眠质量监测成为人们关注的重点需求之一。睡眠监测设备主要用于监测人体睡眠时的呼吸深度、频率等参数，根据对呼吸深度及频率的分析，得到睡眠深度、睡眠时长、身体健康状态等高阶信息。
现有睡眠质量监测设备主要分为接触式和非接触式两种；
接触式包括手环、睡眠监测枕、睡眠监测床垫等。这类设备对用户使用习惯和接触效果依赖程度较高，一旦用户没有佩戴、或是接触效果不好，其监测结果就会大打折扣，甚至无法获得监测结果。
非接触式主要指微波雷达传感器。现有的雷达传感器通常放置在床头或者天花板上，通过测量人体呼吸时的相位变化，分析呼吸频率。但现有技术中无法同时测量床上的两个人的呼吸频率，使得使用场景大大受限。
基于以上问题，参考图1，本发明实施例提供了一种基于雷达的呼吸频率检测方法，包括：
S101：获取雷达的回波信号；
S102：确定雷达探测范围内至少一个目标相对于雷达的方位角；
S103：针对每个目标，根据该目标相对于雷达的方位角确定该目标对应的导向矢量；根据该目标对应的导向矢量及雷达的回波信号，确定该目标对应的目标频谱；将该目标对应的目标频谱峰值处的频率作为该目标的呼吸频率
参考图2，例如，雷达包括一个发射天线及Nr(Nr≥4)个接收天线，各个接收天线等间距排列，间隔为λ/2，其中λ为雷达发射信号的波长。
Figure BDA0003113124000000041
c为光速，f0为雷达发射信号的起始频率，例如f0可以为60GHz。
雷达的发射天线按帧发射信号，该发射信号可以为FMCW(Frequency ModulatedContinuous Wave，调频连续波)信号，参考图3。其中，T为调频时长，B为调频带宽，Tframe为两帧信号之间的间隔。Nr个接收天线分别接收回波信号，并进行混频、滤波、AD采样等处理，得到Nr个接收天线的数字回波信号；对Nr个接收天线的数字回波信号采样，将一帧内Nr个接收通道的数字回波信号记为S(i_NS,i_Nr)，其中，i_Nr＝1,2，…，Nr，i_NS＝1,2，…，N，N为采样点数，N＝fs×T，fs为采样频率。其中，雷达的回波信号可以为预设数量帧的回波信号。雷达的回波信号包含目标的呼吸频率特征，因此首先获取雷达的回波信号。其中，雷达可以为毫米波雷达。
导向矢量是阵列天线的所有阵元对具有单位能量窄带信源的响应，本质是描述空间相位差的，反应目标的方位信息。本发明实施例中确定目标的方位角，根据目标的方位角确定该目标对应的导向矢量。
例如，参考图4，雷达架设在床体正上方(例如，天花板上)，目标为躺在床上的两人(目标1和目标2)，两人相对于雷达的位置不同，分别确定两人相对于雷达的方位角，进而分别确定两人的导向矢量，再根据导向矢量及雷达的回波信号确定携带该目标特征信息的目标频谱。频谱是频率谱密度的简称，频谱峰值处对应的频率的信号强度最大，因此，该目标频谱峰值处的频率即可确定为目标的呼吸频率。
本发明实施例中，通过方位角区分不同的目标，分别根据各个目标的方位角及雷达回波信号，得到各个携带目标特征信息的目标频谱，进而根据频谱特性确定各个目标的呼吸频率，可同时检测多个目标的呼吸频率，应用场景更广泛。
一些实施例中，雷达的回波信号包括：预设数量帧回波信号；S103可以包括：
S1031：针对每帧回波信号，根据该目标对应的导向矢量对该帧回波信号进行波束形成，得到该帧回波信号的目标波束；根据该帧回波信号的目标波束确定该帧回波信号的目标相位；
S1032：将各帧回波信号的目标相位按时间顺序排列得到该目标对应的目标序列，并对该目标对应的目标序列进行傅里叶变换，得到该目标对应的目标频谱。
波束形成的目的是使多阵元构成的基阵经适当处理得到在预定方向的指向性。也即使回波信号具有一定的指向性，获取回波信号中携带的该目标的信息。进而根据目标波束确定目标相位，经过傅里叶变换得到目标频谱。其中，预设数量可根据实际应用需求设置。
基于以上，雷达的回波信号包括：预设数量帧回波信号，可每预设数量帧根据上述方法确定一次目标的呼吸频率。
其中，该帧回波信号的目标波束Sz的计算公式可以为：
Sz＝S·A'
其中，A'该目标对应的导向矢量A的转置。
一些实施例中，S1031可以包括：
步骤1：对该帧回波信号的目标波束进行傅里叶变换，得到该帧回波信号的目标波束的一维距离像；
步骤2：获取该目标与雷达之间的垂直距离，并根据该目标与雷达之间的垂直距离确定该目标所在的距离单元；
步骤3：提取该帧回波信号的目标波束的一维距离像中该目标所在的距离单元处的相位，作为该帧回波信号的单元相位；
步骤4：根据该帧回波信号的单元相位，确定该帧回波信号的目标相位。
本发明实施例中采用傅里叶变换结合该目标所在的距离单元提取得到该帧回波信号的目标相位。
该帧回波信号的目标波束的一维距离像的计算公式可以为：Sfft＝FFT(Sz)；
该帧回波信号的单元相位的计算公式可以为：p＝phase(Sfft(ind))；其中，ind为该目标所在的距离单元。
一些实施例中，根据该帧回波信号的单元相位，确定该帧回波信号的目标相位，可以包括：
步骤1：获取该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位；
步骤2：将该帧回波信号的单元相位与该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位进行解缠，得到该帧回波信号对应的解缠后的相位；
步骤3：将该帧回波信号对应的解缠后的相位减去该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位，得到该帧回波信号的目标相位；
步骤4：将该帧回波信号对应的解缠后的相位作为新的该帧回波信号的单元相位。
分别对各帧回波信号进行处理，其中，对于第一帧信号，其上一帧回波信号的单元相位可以为0，根据第一帧回波信号的单元相位和0相位计算得到第一帧回波信号的目标相位。同时，将解缠后的相位作为新的第一帧回波信号的单元相位，参与到第二帧回波信号的目标相位的计算中。
该帧回波信号对应的解缠后的相位p_unwrap的计算公式可以为：p_unwrap＝unwrap(p,p_last)；其中，p_last为该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位。
该帧回波信号的目标相位p_diff的计算公式可以为：
p_diff＝p_unwrap-p_last。
一些实施例中，在将该帧回波信号的单元相位与该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位进行解缠，得到该帧回波信号对应的解缠后的相位之后，根据该帧回波信号的单元相位，确定该帧回波信号的目标相位还可以包括：
步骤5：对该帧回波信号对应的解缠后的相位进行滤波，得到滤波后的相位；
上述将该帧回波信号对应的解缠后的相位减去该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位，得到该帧回波信号的目标相位，可以包括：
将该帧回波信号对应的滤波后的相位减去该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位，得到该帧回波信号的目标相位。
本发明实施例中，为提高计算的准确度，还可对该帧回波信号对应的解缠后的相位滤波，采用滤波后的相位确定该帧回波信号的目标相位，提高了计算的准确性。其中，可采用IIR滤波器((Infinite Impulse Response，递归滤波器)进行滤波，通带可设置为0.1Hz～1Hz。
一些实施例中，该目标所在的距离单元ind的计算公式可以为：
Figure BDA0003113124000000071
其中，B为雷达的调频带宽，H为该目标与雷达之间的垂直距离，c为光速。
其中，该目标与雷达之间的垂直距离为目标所在水平面与雷达所在水平面之间的距离。
一些实施例中，雷达包括多个接收天线，且各个接收处于同一直线上；S102可以包括：
S1021：针对每个目标，获取该目标与雷达之间的垂直距离和水平距离，确定该目标与雷达之间的水平距离在雷达的各个接收天线所在竖直平面上的投影距离；并根据投影距离及该目标与雷达之间的垂直距离，确定该目标相对于雷达的方位角；
以雷达的轴线为0°方向；
当该目标位于雷达的左侧时，该目标相对于雷达的方位角theta1的计算公式为：
Figure BDA0003113124000000081
当该目标位于雷达的右侧时，该目标相对于雷达的方位角theta1的计算公式为：
Figure BDA0003113124000000082
其中，W为该目标与雷达之间的水平距离在雷达的各个接收天线所在竖直平面上的投影距离，H为该目标与雷达之间的垂直距离。
例如，参考图2，雷达的各个接收天线均处于同一直线上，且各个接收天线等间距排列，间隔为λ/2。目标相对于雷达的方位角为目标投影到接收天线所在竖直平面上后相对于雷达的角度。其中，目标与雷达之间的水平距离为雷达与目标投影到同一水平面上后两者之间的直线距离。为简化计算，可定义左侧目标的方位角为负，右侧目标的方位角为正，简单的区分左右目标。
一些实施例中，雷达部署于双人床中心轴线的上方，雷达的探测范围覆盖双人床；雷达包括多个接收天线，且各个接收天线处于与双人床中心轴线垂直的同一直线上；
至少一个目标为两个目标，两个目标包括第一目标和第二目标，且第一目标和第二目标分别位于双人床中心轴线的两侧；
S102可以包括：
S1022：根据雷达与双人床的垂直距离以及双人床的宽度，确定第一目标相对于雷达的方位角，以及第二目标相对于雷达的方位角。
一些实施例中，第一目标相对于雷达的方位角θ1的计算公式为：
Figure BDA0003113124000000083
第二目标相对于雷达的方位角θ2的计算公式为：
Figure BDA0003113124000000084
其中，w为双人床的宽度，h为雷达与双人床的垂直距离。
例如，参考图4，雷达架设在床的正上方，床的左右两侧分别有目标1(第一目标)和目标2(第二目标)，雷达到床的垂直距离为h，床的宽度为w，则近似估算
Figure BDA0003113124000000091
由此计算得到，左侧目标1的方位角
Figure BDA0003113124000000092
右侧目标2的方位角
Figure BDA0003113124000000093
一些实施例中，该目标对应的导向矢量A的计算公式可以为：
A＝[1,πsin(theta1),2πsin(theta1),…(Nr-1)πsin(theta1)]
其中，theta1为该目标相对于雷达的方位角，Nr为雷达的通道数。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
参考图5，本发明实施例还提供了一种基于雷达的呼吸频率检测装置，包括：
信号获取模块21，用于获取雷达的回波信号；
方位角确定模块22，用于确定雷达探测范围内至少一个目标相对于雷达的方位角；
呼吸频率确定模块23，用于针对每个目标，根据该目标相对于雷达的方位角确定该目标对应的导向矢量；根据该目标对应的导向矢量及雷达的回波信号，确定该目标对应的目标频谱；将该目标对应的目标频谱峰值处的频率作为该目标的呼吸频率。
一些实施例中，雷达的回波信号包括预设数量帧回波信号；呼吸频率确定模块23可以包括：
目标相位确定子模块231，用于针对每帧回波信号，根据该目标对应的导向矢量对该帧回波信号进行波束形成，得到该帧回波信号的目标波束；根据该帧回波信号的目标波束确定该帧回波信号的目标相位；
目标频谱输出子模块232，用于将各帧回波信号的目标相位按时间顺序排列得到该目标对应的目标序列，并对该目标对应的目标序列进行傅里叶变换，得到该目标对应的目标频谱。
一些实施例中，目标相位确定子模块231可以包括：
傅里叶变换单元2311，用于对该帧回波信号的目标波束进行傅里叶变换，得到该帧回波信号的目标波束的一维距离像；
距离单元确定单元2312，用于获取该目标与雷达之间的垂直距离，并根据该目标与雷达之间的垂直距离确定该目标所在的距离单元；
单元相位确定单元2313，用于提取该帧回波信号的目标波束的一维距离像中该目标所在的距离单元处的相位，作为该帧回波信号的单元相位；
目标相位确定单元2314，用于根据该帧回波信号的单元相位，确定该帧回波信号的目标相位。
一些实施例中，目标相位确定单元2314可以具体用于：
获取该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位；
将该帧回波信号的单元相位与该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位进行解缠，得到该帧回波信号对应的解缠后的相位；
将该帧回波信号对应的解缠后的相位减去该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位，得到该帧回波信号的目标相位；
将该帧回波信号对应的解缠后的相位作为新的该帧回波信号的单元相位。
一些实施例中，目标相位确定单元2214还具体用于：
对该帧回波信号对应的解缠后的相位进行滤波，得到滤波后的相位；
将该帧回波信号对应的解缠后的相位减去该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位，得到该帧回波信号的目标相位，包括：
将该帧回波信号对应的滤波后的相位减去该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位，得到该帧回波信号的目标相位。
一些实施例中，该目标所在的距离单元ind的计算公式为：
Figure BDA0003113124000000111
其中，B为雷达的调频带宽，H为该目标与雷达之间的垂直距离，c为光速。
一些实施例中，雷达包括多个接收天线，且各个接收处于同一直线上；方位角确定模块22可以包括：
第一方位角确定子模块221，用于针对每个目标，获取该目标与雷达之间的垂直距离和水平距离，确定该目标与雷达之间的水平距离在雷达的各个接收天线所在竖直平面上的投影距离；并根据投影距离及该目标与雷达之间的垂直距离，确定该目标相对于雷达的方位角；
以雷达的轴线为0°方向；
当该目标位于雷达的左侧时，该目标相对于雷达的方位角theta1的计算公式为：
Figure BDA0003113124000000112
当该目标位于雷达的右侧时，该目标相对于雷达的方位角theta1的计算公式为：
Figure BDA0003113124000000113
其中，W为该目标与雷达之间的水平距离在雷达的各个接收天线所在竖直平面上的投影距离，H为该目标与雷达之间的垂直距离。
一些实施例中，雷达部署于双人床中心轴线的上方，雷达的探测范围覆盖双人床；雷达包括多个接收天线，且各个接收天线处于与双人床中心轴线垂直的同一直线上；
至少一个目标为两个目标，两个目标包括第一目标和第二目标，且第一目标和第二目标分别位于双人床中心轴线的两侧；
方位角确定模块22可以包括：
第二方位角确定子模块222，用于根据雷达与双人床的垂直距离以及双人床的宽度，确定第一目标相对于雷达的方位角，以及第二目标相对于雷达的方位角。
一些实施例中，第一目标相对于雷达的方位角θ1的计算公式为：
Figure BDA0003113124000000121
第二目标相对于雷达的方位角θ2的计算公式为：
Figure BDA0003113124000000122
其中，w为双人床的宽度，h为雷达与双人床的垂直距离。
一些实施例中，该目标对应的导向矢量A的计算公式为：
A＝[1,πsin(theta1),2πsin(theta1),…(Nr-1)πsin(theta1)]
其中，theta1为该目标相对于雷达的方位角，Nr为雷达的通道数。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、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单元、模块完成，即将睡眠监测设备的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图6是本发明一实施例提供的睡眠监测设备的示意框图。如图6所示，该实施例的睡眠监测设备4包括：一个或多个处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42。处理器40执行计算机程序42时实现上述各个基于雷达的呼吸频率检测方法实施例中的步骤，例如执行图1所示的步骤S101至S103。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述基于雷达的呼吸频率检测装置实施例中各模块/单元的功能，例如实现图5所示模块21至23的功能。
示例性地，计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在睡眠监测设备4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成信号获取模块21、方位角确定模块22及呼吸频率确定模块23。
信号获取模块21，用于获取雷达的回波信号；
方位角确定模块22，用于确定雷达探测范围内至少一个目标相对于雷达的方位角；
呼吸频率确定模块23，用于针对每个目标，根据该目标相对于雷达的方位角确定该目标对应的导向矢量；根据该目标对应的导向矢量及雷达的回波信号，确定该目标对应的目标频谱；将该目标对应的目标频谱峰值处的频率作为该目标的呼吸频率。
其它模块或者单元在此不再赘述。
睡眠监测设备4包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是睡眠监测设备的一个示例，并不构成对睡眠监测设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如睡眠监测设备4还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器41可以是睡眠监测设备的内部存储单元，例如睡眠监测设备的硬盘或内存。存储器41也可以是睡眠监测设备的外部存储设备，例如睡眠监测设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器41还可以既包括睡眠监测设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序42以及睡眠监测设备所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的睡眠监测设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的睡眠监测设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于雷达的呼吸频率检测方法，其特征在于，包括：
获取雷达的回波信号；
确定所述雷达探测范围内至少一个目标相对于所述雷达的方位角；
针对每个目标，根据该目标相对于所述雷达的方位角确定该目标对应的导向矢量；根据该目标对应的导向矢量及所述雷达的回波信号，确定该目标对应的目标频谱；将该目标对应的目标频谱峰值处的频率作为该目标的呼吸频率。
2.如权利要求1所述的基于雷达的呼吸频率检测方法，其特征在于，所述雷达的回波信号包括预设数量帧回波信号；所述根据该目标对应的导向矢量及所述雷达的回波信号，确定该目标对应的目标频谱，包括：
针对每帧回波信号，根据该目标对应的导向矢量对该帧回波信号进行波束形成，得到该帧回波信号的目标波束；根据该帧回波信号的目标波束确定该帧回波信号的目标相位；
将各帧回波信号的目标相位按时间顺序排列得到该目标对应的目标序列，并对该目标对应的目标序列进行傅里叶变换，得到该目标对应的目标频谱。
3.如权利要求2所述的基于雷达的呼吸频率检测方法，其特征在于，所述根据该帧回波信号的目标波束确定该帧回波信号的目标相位，包括：
对该帧回波信号的目标波束进行傅里叶变换，得到该帧回波信号的目标波束的一维距离像；
获取该目标与所述雷达之间的垂直距离，并根据该目标与所述雷达之间的垂直距离确定该目标所在的距离单元；
提取该帧回波信号的目标波束的一维距离像中该目标所在的距离单元处的相位，作为该帧回波信号的单元相位；
根据该帧回波信号的单元相位，确定该帧回波信号的目标相位。
4.如权利要求3所述的基于雷达的呼吸频率检测方法，其特征在于，该目标所在的距离单元ind的计算公式为：
Figure FDA0003113123990000021
其中，B为所述雷达的调频带宽，H为该目标与所述雷达之间的垂直距离，c为光速。
5.如权利要求3所述的基于雷达的呼吸频率检测方法，其特征在于，所述根据该帧回波信号的单元相位，确定该帧回波信号的目标相位，包括：
获取该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位；
将该帧回波信号的单元相位与该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位进行解缠，得到该帧回波信号对应的解缠后的相位；
将该帧回波信号对应的解缠后的相位减去该帧回波信号的上一帧回波信号的单元相位，得到该帧回波信号的目标相位；
将该帧回波信号对应的解缠后的相位作为新的该帧回波信号的单元相位。
6.如权利要求1所述的基于雷达的呼吸频率检测方法，其特征在于，所述雷达包括多个接收天线，且各个接收处于同一直线上；
所述确定所述雷达探测范围内至少一个目标相对于所述雷达的方位角，包括：
针对每个目标，获取该目标与所述雷达之间的垂直距离和水平距离，确定该目标与所述雷达之间的水平距离在所述雷达的各个接收天线所在竖直平面上的投影距离；并根据所述投影距离及该目标与所述雷达之间的垂直距离，确定该目标相对于所述雷达的方位角；
以所述雷达的轴线为0°方向；
当该目标位于所述雷达的左侧时，所述该目标相对于所述雷达的方位角theta1的计算公式为：
Figure FDA0003113123990000022
当该目标位于所述雷达的右侧时，所述该目标相对于所述雷达的方位角theta1的计算公式为：
Figure FDA0003113123990000031
其中，W为该目标与所述雷达之间的水平距离在所述雷达的各个接收天线所在竖直平面上的投影距离，H为该目标与所述雷达之间的垂直距离。
7.如权利要求1所述的基于雷达的呼吸频率检测方法，其特征在于，所述雷达部署于双人床中心轴线的上方，所述雷达的探测范围覆盖所述双人床；所述雷达包括多个接收天线，且各个接收天线处于与所述双人床中心轴线垂直的同一直线上；
所述至少一个目标为两个目标，所述两个目标包括第一目标和第二目标，且所述第一目标和所述第二目标分别位于所述双人床中心轴线的两侧；
所述确定所述雷达探测范围内至少一个目标相对于所述雷达的方位角，包括：
根据所述雷达与所述双人床的垂直距离以及所述双人床的宽度，确定所述第一目标相对于所述雷达的方位角，以及所述第二目标相对于所述雷达的方位角。
8.如权利要求7所述的基于雷达的呼吸频率检测方法，其特征在于，
所述第一目标相对于所述雷达的方位角θ1的计算公式为：
Figure FDA0003113123990000032
所述第二目标相对于所述雷达的方位角θ2的计算公式为：
Figure FDA0003113123990000033
其中，w为所述双人床的宽度，h为所述雷达与所述双人床的垂直距离。
9.一种睡眠监测设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的基于雷达的呼吸频率检测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的基于雷达的呼吸频率检测方法的步骤。
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