WO2017124329A1

WO2017124329A1 - 脉冲波速度的检测方法和装置及智能手环

Info

Publication number: WO2017124329A1
Application number: PCT/CN2016/071462
Authority: WO
Inventors: 刘彤浩; 胡格丽
Original assignee: 悦享趋势科技（北京）有限责任公司
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2017-07-27

Abstract

一种脉冲波速度的检测装置和方法及智能手环，该脉冲波速度的检测装置包括：发射天线（10），用于发射雷达信号；第一接收天线（20），用于接收雷达信号经过动脉反射的反射信号，得到第一接收信号；第二接收天线（30），用于接收雷达信号经过动脉反射的反射信号，得到第二接收信号；第一移相器（40），与第一接收天线（20）相连接，用于调节接收第一接收信号的第一接收中心点；第二移相器（50），与第二接收天线（30）相连接，用于调节接收第二接收信号的第二接收中心点；以及中央处理器（60），与第一移相器（40）和第二移相器（50）相连接，用于计算脉冲波速度。该检测装置和方法解决了现有技术中测量脉冲波速度的方法操作复杂、携带不便、价格昂贵等问题。

Description

脉冲波速度的检测方法和装置及智能手环

技术领域

本发明涉及检测领域，具体而言，涉及一种脉冲波速度的检测方法和装置及智能手环。

背景技术

动脉的脉冲波速度(Pulse Wave Velocity，简称PWV)是一个非常重要的人体生理指标，通过脉冲波速度可以推算出动脉的血流速度和血压等多项人体生理指标，是人体生理健康的一个重要生理参数，通过检测脉冲波速度可以实现对人体健康的监控和相关疾病的预防。

相关技术中对脉冲波速度进行检测的传统做法是采用压力传感器进行测量，例如目前全球通用的PulsePen，PulsePen在测量时，将一个压力传感器放在颈动脉处，另一个压力传感器放在股动脉处，测出两个压力传感器之间接收到脉冲波的时间差，再用皮尺测出人体上两个压力传感器之间的距离，并根据两个压力传感器之间的距离估算出人体内部动脉血管的实际距离，将估算出的动脉距离血管的实际距离除以时间差，得到脉冲波速度，这就是目前全球通用的金标准的测量方法。这种方法需要两个昂贵的压力传感器，体积较大，携带不便，而且不便于一个人进行测量操作，需要旁人辅助，另外，这种方法还需要用卷尺测量距离，测量过程复杂。

针对相关技术中测量脉冲波速度的方法操作复杂的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种脉冲波速度的检测方法和装置及智能手环，以解决相关技术中测量脉冲波速度的方法操作复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种脉冲波速度的检测装置。该装置包括：发射天线，用于发射雷达信号；第一接收天线，用于接收雷达信号经过动脉反射的反射信号，得到第一接收信号；第二接收天线，用于接收雷达信号经过动脉反射的反射信号，得到第二接收信号；第一移相器，与第一接收天线相连接，用于调节接收第一接收信号的第一接收中心点；第二移相器，与第二接收天线相连接，用于调节接收第二接收信号的第二接收中心点；以及中央处理器，与第一移相器和第二移相器相连接，用于确定第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距，计算第一接收信号和第二接收信号的接收时间差，并根据接收点距和接收时间差计算脉冲波速度。

进一步地，发射天线包括一个或者多个发射天线。

进一步地，该装置还包括：控制开关，与中央处理器、多个发射天线分别相连接，用于根据中央处理器的控制切换多个发射天线按照预设时间间隔交替发射雷达信号。

进一步地，第一移相器和第二移相器是以下任意一种移相器：可调电容；模拟移相器；以及数字移相器。

进一步地，该装置除第一接收天线和第二接收天线以外，还包括一个或多个接收天线。

进一步地，发射天线、第一接收天线和第二接收天线集成在柔性电路板上。

进一步地，该装置还包括雷达信号发生模块，用于发射雷达信号。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种智能手环。该智能手环包括本发明的脉冲波速度的检测装置。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种脉冲波速度的检测方法。该方法包括：控制发射天线发射雷达信号；调节第一移相器以调节第一接收天线接收第一接收信号的第一接收中心点，其中，第一接收信号为第一接收天线接收到的雷达信号经过动脉反射的反射信号，第一接收中心点为第一接收天线接收第一接收信号的接收点；第一接收天线通过第一接收中心点接收第一接收信号；调节第二移相器以调节第二接收天线接收第二接收信号的第二接收中心点，其中，第二接收信号为第二接收天线接收到的雷达信号经过动脉反射的反射信号，第二接收中心点为第二接收天线接收第二接收信号的接收点；第二接收天线通过第二接收中心点接收第二接收信号；确定第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距；根据第一接收信号和第二接收信号确定接收时间差，其中，接收时间差为第一接收天线接收到第一接收信号和第二接收天线接收到第二接收信号的时间的差值；以及根据接收点距和接收时间差按照预设算法计算脉冲波速度。

进一步地，发射天线包括第一发射天线和第二发射天线，控制发射天线发射雷达信号包括：控制第一发射天线与第二发射天线按照预设时间间隔交替发射雷达信号，其中，第一接收信号为第一接收天线接收到的第一发射天线发射的雷达信号经过动脉反射的反射信号，第二接收信号为第二接收天线接收到的第二发射天线发射的雷达信号经过动脉反射的反射信号。

进一步地，在调节第一移相器以调节第一接收天线接收第一接收信号的第一接收中心点之后，该方法还包括：确定第一控制参数，其中，第一控制参数为第一接收中心点对应的第一移相器的控制参数，在调节第二移相器以调节第二接收天线接收第二接收信号的第二接收中心点之后，方法还包括：确定第二控制参数，其中，第二控制参数为第二接收中心点对应的第二移相器的控制参数，确定第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距包括：根据第一控制参数和第二控制参数确定第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距。

进一步地，根据接收点距和接收时间差按照预设算法计算得到脉冲波速度包括：根据接收点距确定动脉长度，其中，动脉长度为动脉上的第一反射点与动脉上的第二反射点之间的距离，其中，第一反射点为第一接收信号对应的动脉上的反射点，第二反射点为第二接收信号对应的动脉上的反射点；以及用动脉长度除以接收时间差，得到脉冲波速度。

进一步地，调节第一移相器以调节第一接收天线接收第一接收信号的第一接收中心点包括：调节第一移相器以使第一接收信号的信号幅值最大，调节第二移相器以调节第二接收天线接收第二接收信号的第二接收中心点包括：调节第二移相器以使第二接收信号的信号幅值最大。

本发明通过用于发射雷达信号的发射天线，用于接收雷达信号经过动脉反射的反射信号的第一接收天线和第二接收天线；与第一接收天线相连接的第一移相器调节接收第一接收信号的第一接收中心点，与第二接收天线相连接的第二移相器调节接收第二接收信号的第二接收中心点，与第一移相器和第二移相器相连接的中央处理器根据第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距和第一接收信号和第二接收信号的接收时间差计算脉冲波速度，解决了相关技术中测量脉冲波速度的方法操作复杂的问题，进而达到了简化测量脉冲波速度操作的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的脉冲波速度的检测装置的示意图；

图2是根据本发明第二实施例的脉冲波速度的检测装置的示意图；

图3是根据本发明实施例的脉冲波速度的检测方法的流程图；以及

图4是根据本发明实施例的智能手环的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的实施例提供了一种脉冲波速度的检测装置。

图1是根据本发明第一实施例的脉冲波速度的检测装置的示意图。如图1所示，该装置包括：发射天线10，第一接收天线20，第二接收天线30，第一移相器40，第二移相器50和中央处理器60。

发射天线10用于发射雷达信号。优选地，发射天线10可以是导线形式的天线，设置在柔性电路板上。雷达信号可以是由多普勒雷达产生的雷达信号，也可以是由调频雷达产生的雷达信号。雷达信号通过发射天线10发射出去，识别到目标之后反射回反射信号，在本发明实施例中，雷达能够识别到的目标为动脉。第一接收天线20用于接收雷达信号经过动脉反射的反射信号并得到第一接收信号；第二接收天线30用于接收雷达信号经过动脉反射的反射信号并得到第二接收信号，当第一接收天线20与第二接收天线30的位置不同时，第一接收信号与第二接收信号在动脉上对应的反射点的位置不同。优选地，第一接收天线20和第二接收天线30可以是导线形式的天线，与发射天线10一并集成在柔性电路板上。该装置还可以包括用于发射雷达信号的雷达信号发生模块，优选地，该雷达信号发生模块为多普勒雷达，多普勒雷达可以探测到运动目标。

第一移相器40与第一接收天线20相连接，用于调节接收第一接收信号的第一接收中心点；第二移相器50与第二接收天线30相连接，用于调节接收第二接收信号的第二接收中心点。第一移相器40与中央处理器60相连接，可以接收中央处理器60的控制。中央处理器60通过调节第一移相器40的控制参数来调节第一移相器40对第一接收天线20接收到的信号的相移，其中，相移为信号相位的变化，对第一接收信号进行相移可以改变第一接收信号的幅值，调节第一移相器40对第一接收信号进行相移，对第一接收信号进行相移相当于对第一接收天线20相对于动脉上反射雷达信号的反射点的接收点的位置进行的位移，也即，改变了第一接收天线20上的等效接收点，第一接收天线20上的接收点称为第一接收中心点，对应的动脉上的反射点为第一反射点，中央处理器60可以保存第一移相器40的控制参数，并可以根据该控制参数求出对第一接收信号的相移，从而求出第一接收中心点在第一接收天线20中的相对位置。同理，中央处理器60可以对第二移相器50采用相同的处理方法，并求出第二接收中心点在第一接收天线20中的相对位置。第一接收天线20与第二接收天线30的位置关系是已知的，因此，中央处理器60可以确定出第一接收中心点与第二接收中心点之间的接收点距。

优选地，中央处理器60可以调节第一移相器40直至第一接收信号的信号幅值最大，或者，使第一接收信号的信号幅值接近最大值，此时的第一接收天线20接收的经过动脉反射的雷达信号的信号最强，也即，此时动脉上反射雷达信号的反射点距离第一接收天线20的距离最近。同理，中央处理器60也可以调节第二移相器50以使第二接收信号的信号幅值最大或者接近最大值。

优选地，第一移相器40和第二移相器50可以是以下任意一种移相器：可调电容，模拟移相器，数字移相器。可调电容可以与第一接收天线20或第二接收天线30对地并联且与中央处理器60相连接；模拟移相器可以与第一接收天线20或第二接收天线30串联且与中央处理器60相连接；数字移相器可以与第一接收天线20或第二接收天线30串联且与中央处理器60相连接。第一移相器40和第二移相器50采用上述移相器中的任意一种移相器均可以根据中央处理器60的控制调节自身的控制参数以调节第一接收信号或第二接收信号的相移。对于可调电容，中央处理器60可以通过调节加在可调电容上的直流电压来调节对接收天线的接收信号的相移，通过相移

和雷达信号的周期T可以计算出对接收信号的时延

时延

与相移

的关系式为

可调电容可以是变容二极管，表1是一种变容二极管的电压V和对应的时延

的关系表。

表1变容二极管的电压V和对应的时延

的关系表

中央处理器60在采用移相器对接收信号进行相移之后，对两路接收天线接收到的信号进行采集，并根据采集到的第一接收信号与第二接收信号计算出第一接收信号与第二接收信号接收同一雷达信号的反射信号的接收时间差，该接收时间差是由动脉上第一反射点与第二反射点之间的距离引起的接收信号的时间差。中央处理器60在计算出接收时间差之后，根据接收点距与接收时间差计算脉冲波速度。接收点距是第一接收中心点与第二接收中心点之间的接收点距，可以近似为动脉上两个反射点之间的距离，或者，还可以采用现有技术推算出动脉上两个反射点之间的距离。例如，可以根据美国专利US20090209850分别估算出第一接收中心点到第一反射点之间的直线距离，以及第二接收中心点到第二反射点之间的直线距离，然后根据接收点距、第一接收中心点到第一反射点之间的直线距离和第二接收中心点到第二反射点之间的直线距离推算出动脉上第一反射点与第二反射点之间的动脉长度，用动脉长度除以接收时间差可以计算出脉冲波速度。

发射天线10可以包括一个或者多个发射天线，脉冲波速度的检测装置除了包括第一接收天线20和第二接收天线30以外，还可以包括一个或多个接收天线。脉冲波速度的检测装置可以采用控制开关对多个发射天线进行控制，控制开关与中央处理器60、多个发射天线分别相连接，可以根据中央处理器60的控制切换多个发射天线按照预设时间间隔交替发射雷达信号。优选地，在采用第一接收天线20和第二接收天线30对雷达信号的反射信号进行接收时，可以采用两个发射天线对雷达信号进行发射，发射天线10包括第一发射天线10和第二发射天线10，第一发射天线10与第一接收天线20间隔第一预设距离，第二发射天线10与第二接收天线30间隔第二预设距离，其中，第一预设距离和第二预设距离均小于预设间隔距离。接收天线与对应的发射天线10间隔越小，接收天线接收雷达信号的反射信号与发射天线10发射的雷达信号之间的夹角越小，雷达信号从发射到接收经过的距离越短，接收天线接收到的信号越强。中央处理器60可以通过控制一个单刀双掷的控制开关切换通过第一发射天线10还是第二发射天线10发射雷达信号，控制开关与中央处理器60、第一发射天线10和第二发射天线10分别相连接。中央处理器60控制第一发射天线10与第二发射天线10在通过移相器对接受天线的接收信号进行相移的阶段切换发射雷达信号，首先控制第一发射天线10发射雷达信号，并控制第一移相器40对第一接收信号进行相移，然后切换至第二发射天线10发射雷达信号，控制第二移相器50对第二接收信号进行相移。在对接收信号进行采集的阶段，中央处理器60不对移相器的控制参数进行改变，按照预设时间间隔切换第一发射天线10与第二发射天线10对雷达信号进行交替发射，在第一发射天线10发射雷达信号时记录第一接收天线20的信号，不记录第二接收天线30的信号，由于第一发射天线10是按照预设时间间隔发射雷达信号，因此第一接收天线20接收到的信号为间隔的，中央处理器60根据采样原理恢复出连续的原始信号波形，其中，中央处理器60切换第一发射天线10和第二发射天线10的预设时间间隔需要遵循奈奎斯特采样原理，使得可以由第一接收信号的采样信号恢复出第一接收信号的原始连续波形。在第二发射天线10发射雷达信号时步骤相同，在此不再赘述。

该实施例提供的脉冲波速度的检测装置，通过用于发射雷达信号的发射天线10，用于接收雷达信号经过动脉反射的反射信号的第一接收天线20和第二接收天线30；与第一接收天线20相连接的第一移相器40调节接收第一接收信号的第一接收中心点，与第二接收天线30相连接的第二移相器50调节接收第二接收信号的第二接收中心点，与第一移相器40和第二移相器50相连接的中央处理器60根据第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距和第一接收信号和第二接收信号的接收时间差计算脉冲波速度，解决了相关技术中测量脉冲波速度的方法操作复杂的问题，进而达到了简化测量脉冲波速度操作的效果。

图2是根据本发明第二实施例的脉冲波速度的检测装置的示意图。如图2所示，该装置包括：第一发射天线11，第二发射天线12，第一接收天线20，第二接收天线30，第一移相器40，第二移相器50，中央处理器60和控制开关70。

控制开关70可以是一个单刀双掷的开关，中央处理器60与控制开关70相连接，通过控制开关70来切换第一发射天线11或第二发射天线12来交替发射雷达信号，避免了两路发射天线同时发射雷达信号产生信号干扰。第一接收天线20和第二接收天线30分别用于接收第一发射天线11和第二发射天线12发射的雷达信号经过动脉反射的反射信号，可以根据两路接收天线接收到的信号计算出两路接收天线之间接收到信号的时间差。在第一发射天线11发射信号时，中央处理器60记录第一接收天线20的第一接收信号，在第二发射天线12发射信号时，中央处理器60记录第二接收天线30的第二接收信号。第一移相器40与第一接收天线20相连接，用于调节第一接收天线20接收到的第一接收信号的相移，其中，第一接收信号为第一发射天线11发射的雷达信号经过动脉反射的反射信号；第二移相器50与第二接收天线30之间的关系与第一移相器40与第一接收天线20相连接相同，在此不再赘述。可以通过调节第一移相器40和第二移相器50搜索两路接收天线接收到的信号的最大幅值，接收天线接收到的信号幅值最大时，接收信号最强。具体而言，搜索两路接收天线接收到的信号的最大幅值可以通过中央处理器60不断调节第一移相器40和第二移相器50的控制参数来改变对第一接收天线20和第二接受天线30的信号的相移，直至接收信号获得最大幅值。

中央处理器60可以通过控制第一移相器40和第二移相器50的控制参数来分别调节第一移相器40对第一接收信号的相移和第二移相器50对第二接收信号的相移，移相器对接收信号进行相移等价于对接收天线的等效接收点的位置进行位移，中央处理器60根据移相器的控制参数可以确定移相器对接收信号的相移，根据相移、雷达信号的波长、周期或频率等信息可以计算出接收天线的接收中心点的位置，在求出两个接收天线的接收中心点的位置之后，可以计算出两个接收中心点之间的距离，并根据两个接收中心点之间的距离推算出动脉上相对于两个接收中心点的两个反射雷达信号的反射点之间的动脉长度。中央处理器60通过控制控制开关70来切换第一发射天线11或第二发射天线12按照预设时间间隔交替发射雷达信号，第一接收天线20与第二接收天线30在接收到非连续的采样信号之后，中央处理器60可以根据采样原理恢复出第一接收信号和第二接收信号的原始连续波形。中央处理器60根据第一接收信号和第二接收信号的波形可以计算出第一接收天线20和第二接收天线30的接收时间差，然后用动脉长度除以接收时间差，即可得到脉冲波速度。

本发明的实施例还提供了一种脉冲波速度的检测方法。需要说明的是，本发明实施例的脉冲波速度的检测方法可以由本发明的脉冲波速度的检测装置执行。

图3是根据本发明实施例的脉冲波速度的检测方法的流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：

步骤S301，控制发射天线发射雷达信号。

雷达信号可以是多普勒雷达信号，雷达信号通过发射天线发射出去，在遇到移动的目标物体时反射雷达信号，在本发明实施例中，目标物体为动脉，在雷达信号入射到动脉时反射会产生反射信号。

优选地，发射天线包括第一发射天线和第二发射天线，控制发射天线发射雷达信号包括控制第一发射天线与第二发射天线按照预设时间间隔交替发射雷达信号，其中，第一接收信号为第一接收天线接收到的第一发射天线发射的雷达信号经过动脉反射的反射信号，第二接收信号为第二接收天线接收到的第二发射天线发射的雷达信号经过动脉反射的反射信号。采用两个发射天线进行交替发射，使第一接收天线和第二接收天线分时接收雷达信号，可以避免采用一个发射天线发射雷达信号时两路接收天线之间同时接收反射信号产生的信号干扰。

步骤S302，调节第一移相器以调节第一接收天线接收第一接收信号的第一接收中心点。

第一接收信号为第一接收天线接收到的雷达信号经过动脉反射的反射信号，第一接收中心点为第一接收天线接收第一接收信号的接收点。第一移相器与第一接收天线相连接，可以调节第一接收天线接收第一接收信号的第一接收中心点。中央处理器通过调节第一移相器的控制参数来调节第一移相器对第一接收天线接收到的信号的相移，对第一接收信号进行相移可以改变第一接收信号的幅值，调节第一移相器对第一接收信号进行相移，对第一接收信号进行相移相当于对第一接收天线相对于动脉上反射雷达信号的反射点的接收点的位置进行的位移，也即，对第一接收信号进行相移改变了第一接收天线上的等效接收点，对应的动脉上的反射点为第一反射点，中央处理器可以保存第一移相器的控制参数，并可以根据该控制参数求出对第一接收信号的相移，从而求出第一接收中心点在第一接收天线中的相对位置。

优选地，第一移相器可以采用可调电容，中央处理器通过调节加在可调电容上的直流电压来改变第一移相器对第一接收天线接收到的信号的相移，可调电容的直流电压与相移之间的关系是可调电容自身的属性，可以通过预先进行实验或查表得到，中央处理器根据加在可调电容上的直流电压来确定第一移相器对第一接收天线的相移，通过第一移相器对第一接收天线的相移可以计算出第一接收中心点在第一接收天线中所处的位置。

优选地，调节第一移相器以使第一接收信号的信号幅值最大，或者，使第一接收信号的信号幅值接近最大值，此时的第一接收天线接收的经过动脉反射的雷达信号的信号最强，也即，此时动脉上反射雷达信号的反射点距离第一接收天线的距离最近。

步骤S303，第一接收天线通过第一接收中心点接收第一接收信号。

在对第一移相器进行相移之后，第一接收中心点的位置随之确定。第一接收天线通过第一接收中心点接收雷达信号经过动脉反射的反射信号得到第一接收信号。优选地，如果采用两个发射天线按照预设时间间隔交替发射雷达信号，则第一接收信号为第一发射天线发射雷达信号经过动脉反射产生的反射信号。第一接收信号为非连续的采样信号，根据采样原理，可以对第一接收信号的采样信号进行信号复原，恢复为连续波形的第一接收信号。

步骤S304，调节第二移相器以调节第二接收天线接收第二接收信号的第二接收中心点。

第二接收信号为第二接收天线接收到的雷达信号经过动脉反射的反射信号，第二接收中心点为第二接收天线接收第二接收信号的接收点。

步骤S305，第二接收天线通过第二接收中心点接收第二接收信号。

步骤S304至步骤S305与步骤S302至步骤S303的具体实施方式相同，在此不再赘述。

步骤S306，确定第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距。

优选地，在调节第一移相器以调节第一接收天线接收第一接收信号的第一接收中心点之后，确定第一控制参数，其中，第一控制参数为第一接收中心点对应的第一移相器的控制参数，在调节第二移相器以调节第二接收天线接收第二接收信号的第二接收中心点之后，确定第二控制参数，其中，第二控制参数为第二接收中心点对应的第二移相器的控制参数，确定第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距包括根据第一控制参数和第二控制参数确定第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距，控制参数与移相器对接收信号的相移有映射关系，根据控制参数可以得到移相器对接收信号的相移。

当第一接收天线与第二接收天线集成在柔性电路板上且平行设置时，第二接收中心点在第一接收天线与第二接收天线处于同一曲面上，确定第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距的具体过程可以如下：

首先，在确定出第一移相器对第一接收信号的相移ω₁和第二移相器对第二接收信号的相移ω₂之后，可以求出第一移相器和第二移相器之间的相位差ω＝ω₁-ω₂。其次，第一接收中心点与第二接收中心点在第一接收天线与第二接收天线所处曲面上沿着与第一接收天线和第二接收天线平行的方向上的距离y与ω的关系式为：

其中，λ为雷达的波长且λ已知，因此，y可以求出。如果采用第一移相器对第一接收信号的时延t₁和第二移相器对第二接收信号的时延t₂做计算，第一移相器和第二移相器之间的时延差t＝t₁-t₂，y与t的关系式为：

其中，T为雷达的周期且T已知。时延差t与相位差ω之间的关系式为

由于第一接收天线与第二接收天线平行设置，因此，第一接收中心点与第二接收中心点沿着与第一接收天线和第二接收天线相交并垂直的方向上的距离x是不变且已知的。第一接收中心点与第二接收中心点之间的接收点距d为：

其中，k为距离校正系数，由于y是第一接收中心点与第二接收中心点在第一接收天线与第二接收天线所处曲面上的距离，因此，第一接收中心点与第二接收中心点在空间中的距离为k·y，k是一个大于0且小于等于1的校正系数。

第一接收天线和第二接收天线采用其它的设置方式也可以根据具体情况通过空间位置关系推算出来第一接收中心点与第二接收中心点之间的接收点距。

步骤S307，根据第一接收信号和第二接收信号确定接收时间差。

接收时间差为第一接收天线接收到第一接收信号和第二接收天线接收到第二接收信号的时间的差值。在接收到第一接收信号和第二接收信号之后，确定出两路信号的时间差。

步骤S308，根据接收点距和接收时间差按照预设算法计算脉冲波速度。

优选地，根据接收点距和接收时间差按照预设算法计算得到脉冲波速度可以是通过第一接收中心点与第二接收中心点之间的接收点距推算出第一接收中心点对应的第一反射点与第二接收中心点对应的第二反射点在动脉血管上的动脉长度，用动脉长度除以接收时间差计算出脉冲波速度。动脉长度为动脉上的第一反射点与动脉上的第二反射点之间的距离，其中，第一反射点为第一接收信号对应的动脉上的反射点，第二反射点为第二接收信号对应的动脉上的反射点。

如果第一接收天线与第二接收天线之间的距离较近，例如，第一接收天线与第二接收天线之间的距离为20mm时，动脉上第一反射点与第二反射点之间的动脉长度与接收点距d是相近的，动脉长度可以根据接收点距d直接估算得到，或者，可以通过雷达测距原理计算出第一接收中心点与动脉上第一反射点之间的距离r₁和第二接收中心点与动脉上的第二反射点之间的距离r₂，根据d、r₁和r₂计算动脉长度。

在本发明的一个实施例中，确定出r₁＝5.35mm，r₂＝4.26mm，最终确定出的脉冲波速度PWV＝5.23m/s。

该实施例提供的脉冲波速度的检测方法，通过控制发射天线发射雷达信号，调节第一移相器以调节第一接收天线接收第一接收信号的第一接收中心点，通过第一接收天线的第一接收中心点接收第一接收信号，调节第二移相器以调节第二接收天线接收第二接收信号的第二接收中心点，通过第二接收天线的第二接收中心点接收第二接收信号，确定第一接收中心点和第二接收中心点之间的接收点距，根据第一接收信号和第二接收信号确定接收时间差，最后根据接收点距和接收时间差按照预设算法计算脉冲波速度，解决了相关技术中测量脉冲波速度的方法操作复杂的问题，进而达到了简化测量脉冲波速度操作的效果。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明的实施例还提供了一种智能手环，包括本发明实施例的脉冲波速度的检测装置。

图4是根据本发明实施例的智能手环的示意图。如图4所示，该智能手环包括：表头100，第一表带200和第二表带300。其中，第一表带200内设置有柔性电路板210，柔性电路板210上设置有第一发射天线11，第二发射天线12，第一接收天线20和第二接收天线30。

在本发明实施例的智能手环中，天线一般做在柔性电路板210上，在使用智能手环时，天线环绕手腕半圈左右，和手腕的桡动脉交叉，接收天线接收雷达信号经桡动脉血管反射的反射信号。中央处理器设置于表头100内，表头100上还可以配置有显示器，用于显示最终的脉冲波速度检测结果。第一发射天线11，第二发射天线12，第一接收天线20和第二接收天线30集成于柔性电路板210上。第一接收天线20和第二接收天线30对称于一条母线。中央处理器通过控制一个单刀双掷的控制开关切换第一发射天线11和第二发射天线12按照预设时间间隔交替发射雷达信号，避免了采用两个发射天线同时发射雷达信号会产生互相干扰。第一接收天线20和第二接收天线30的两个接收信号可用于计算两路天线收到信号之间的时间差。另外还有第一相移器和第二相移器，分别与第一接收天线20和第二接收天线30相连接，用于搜索两个接收天线上的幅值最大信号。其中，第一移相器和第二移相器为分别与第一接收天线20和第二接收天线30的通路对地并联的可调电容，中央处理器可以通过调节加在可调电容上的直流电压调节移相器对接收天线接收的信号进行相移。

一种采用该实施例的智能手环测量脉冲波速度的流程如下：

中央处理器首先控制控制开关切向第一发射天线11，并不断调节第一相移器，直至信号获得最大的幅值，中央处理器获取第一接收天线20接收到的信号幅值最大时的第一相移器的状态，也即加在第一可调电容上的直流电压V₁。然后中央处理器控制控制开关切向第二发射天线12，中央处理器获取第二相移器的状态V₂，操作步骤同上，在此不再赘述。

根据V₁可以得到第一接收信号经过第一移相器的时延t₁。同理，根据V₂可以得到第二接收信号经过第二移相器的时延t₂。从而两路之间的时延差t＝t₁-t₂。由于雷达信号的波长λ、周期T已知，从而可以计算出经过第一相移器和第二相移器进行相移之后的第一接收天线20和第二接收天线30的接收中心点之间在柔性电路板210上沿着第一接收天线20和第二接收天线30的对称母线方向上的距离y为

第一接收天线20和第二接收天线30的接收中心点之间在柔性电路板210上沿着与第一接收天线20和第二接收天线30的对称母线垂直方向上的距离x可以测量得出。第一接收天线20和第二接收天线30的接收中心点之间的接收点距d为：

其中，k为距离校正系数，是一个大于0且小于等于1的系数。

用于校正两中心点之间的直线距离。因为智能手环佩戴在手腕上时，柔性电路板210是沿着手腕弯曲的，y是沿着柔性电路板210上第一接收天线20和第二接收天线30的对称母线方向上的弧线长度，乘以一个大于0且小于等于1的校正系数k可以趋近第一接收天线20和第二接收天线30的接收中心点之间在的直线距离。另外，根据现有技术，例如，美国专利US20090209850，可以分别计算出第一接收中心点与桡动脉血管上与第一接收中心点对应的第一反射点之间的距离r₁和第二接收中心点与桡动脉血管上与第二接收中心点对应的第二反射点之间的距离r₂，根据d、r₁和r₂可以计算出第一反射点与第二反射点之间的桡动脉血管的长度D。

在测量脉冲波速度的采样阶段，中央处理器保持第一移相器的V₁和第二移相器的V₂不变，并且控制控制开关在两个发射天线之间按照一定的频率交替切换，同时中央处理器记录第一接收天线20在第一发射天线11发射雷达信号和第二接收天线30在第二发射天线12发射雷达信号时接收到的采样信号。根据采样原理，在控制开关的切换速度和采样速度保持一定关系时，可以恢复出第一接收天线20和第二接收天线30的采样信号的原始连续波形，得到第一接收信号和第二接收信号。中央处理器根据第一接收信号和第二接收信号的波形可以求出第一接收信号和第二接收信号之间的时间差t。

脉冲波速度就是桡动脉血管的长度D除以时间差t。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

一种脉冲波速度的检测装置，其特征在于，包括：

发射天线，用于发射雷达信号；

第一接收天线，用于接收所述雷达信号经过动脉反射的反射信号，得到第一接收信号；

第二接收天线，用于接收所述雷达信号经过动脉反射的反射信号，得到第二接收信号；

第一移相器，与所述第一接收天线相连接，用于调节接收所述第一接收信号的第一接收中心点；

第二移相器，与所述第二接收天线相连接，用于调节接收所述第二接收信号的第二接收中心点；以及

中央处理器，与所述第一移相器和所述第二移相器相连接，用于调节所述第一移相器与所述第二移相器，确定所述第一接收中心点和所述第二接收中心点之间的接收点距，计算所述第一接收信号和所述第二接收信号的接收时间差，并根据所述接收点距和所述接收时间差计算脉冲波速度。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射天线包括一个或者多个发射天线。
根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制开关，与所述中央处理器、所述多个发射天线分别相连接，用于根据所述中央处理器的控制切换所述多个发射天线按照预设时间间隔交替发射所述雷达信号。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一移相器和所述第二移相器是以下任意一种移相器：

可调电容；

模拟移相器；以及

数字移相器。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置除所述第一接收天线和所述第二接收天线以外，还包括一个或多个接收天线。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线集成在柔性电路板上。
根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括雷达信号发生模块，用于发射所述雷达信号。
一种智能手环，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的脉冲波速度的检测装置。
一种脉冲波速度的检测方法，其特征在于，包括：

控制发射天线发射雷达信号；

调节第一移相器以调节第一接收天线接收第一接收信号的第一接收中心点，其中，所述第一接收信号为所述第一接收天线接收到的所述雷达信号经过动脉反射的反射信号，所述第一接收中心点为所述第一接收天线接收所述第一接收信号的接收点；

所述第一接收天线通过所述第一接收中心点接收所述第一接收信号；

调节第二移相器以调节第二接收天线接收第二接收信号的第二接收中心点，其中，所述第二接收信号为所述第二接收天线接收到的所述雷达信号经过动脉反射的反射信号，所述第二接收中心点为所述第二接收天线接收所述第二接收信号的接收点；

所述第二接收天线通过所述第二接收中心点接收所述第二接收信号；

确定所述第一接收中心点和所述第二接收中心点之间的接收点距；

根据所述第一接收信号和所述第二接收信号确定接收时间差，其中，所述接收时间差为所述第一接收天线接收到所述第一接收信号和所述第二接收天线接收到所述第二接收信号的时间的差值；以及

根据所述接收点距和所述接收时间差按照预设算法计算脉冲波速度。
根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述发射天线包括第一发射天线和第二发射天线，

控制发射天线发射雷达信号包括：控制所述第一发射天线与所述第二发射天线按照预设时间间隔交替发射所述雷达信号，

其中，所述第一接收信号为所述第一接收天线接收到的所述第一发射天线发射的所述雷达信号经过动脉反射的反射信号，所述第二接收信号为所述第二接收天线接收到的所述第二发射天线发射的所述雷达信号经过动脉反射的反射信号。
根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

在调节第一移相器以调节第一接收天线接收第一接收信号的第一接收中心点之后，所述方法还包括：确定第一控制参数，其中，所述第一控制参数为所述第一接收中心点对应的所述第一移相器的控制参数，

在调节第二移相器以调节第二接收天线接收第二接收信号的第二接收中心点之后，所述方法还包括：确定第二控制参数，其中，所述第二控制参数为所述第二接收中心点对应的所述第二移相器的控制参数，

确定所述第一接收中心点和所述第二接收中心点之间的接收点距包括：根据所述第一控制参数和所述第二控制参数确定所述第一接收中心点和所述第二接收中心点之间的接收点距。
根据权利要求9所述的方法，其特征在于，根据所述接收点距和所述接收时间差按照预设算法计算得到脉冲波速度包括：

根据所述接收点距确定动脉长度，其中，所述动脉长度为动脉上的第一反射点与动脉上的第二反射点之间的距离，其中，所述第一反射点为所述第一接收信号对应的动脉上的反射点，所述第二反射点为所述第二接收信号对应的动脉上的反射点；以及

用所述动脉长度除以所述接收时间差，得到所述脉冲波速度。
根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

调节第一移相器以调节第一接收天线接收第一接收信号的第一接收中心点包括：调节所述第一移相器以使所述第一接收信号的信号幅值最大，

调节第二移相器以调节第二接收天线接收第二接收信号的第二接收中心点包括：调节所述第二移相器以使所述第二接收信号的信号幅值最大。