一种居家健康监护雷达人员感知方法与流程

本发明属于医疗健康监护，具体为一种居家健康监护雷达人员感知方法。

背景技术：

1、随着生活质量与医疗水平的提高，我国老龄人口不断增加。如何保障老人日常生活的健康与安全，已成为不可忽视的民生问题。

2、综合评估老龄人口数量、养老机构资源及经济承担能力等因素，可想大多数的老人会采取居家养老模式。因此，近年来市场推出了大量便捷、有效的健康监护辅助设备。其中，基于毫米波雷达的健康监护仪，以其探测范围大、隐私性强、不受光照影响等优势，获得了越来越多的关注。

3、人员感知，即检测被监测环境中是否有人存在。该功能可以对特定的环境中的人员存在有无进行检测，辅助后续的睡眠分析，实时监测老年人的睡眠及行动安全，是居家健康监护的重要功能。但是目前在毫米波雷达信息处理领域该功能还处在发展阶段，具有较大的研究潜力。

4、传统的基于点云数据的人员感知方法只能检测运动的人体目标，无法对静态人体目标进行检测及判别。在此背景下，本发明提出了一种面向居家健康监护雷达(以下简称“雷达”)的人员感知方法，能够准确、方便、快捷地计算目标环境的特征并判断运动或者静止人体目标是否存在。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种居家健康监护雷达人员感知方法，以解决背景技术中提出的现有技术中，基于点云数据的人员感知方法只能检测运动的人体目标，无法对静态人体目标进行检测及判别的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种居家健康监护雷达人员感知方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，对雷达采集的原始回波数据进行处理，构成雷达回波的散射强度一维时间序列；

5、步骤s2，对雷达回波的散射强度一维时间序列设定时间窗口，时间窗口包括样本窗m和判决窗n，通过时间窗口的滑动将散射强度一维时间序列构造为m×n维的数据样本矩阵x；

6、步骤s3，计算样本矩阵x的样本均值和样本协方差，并依据样本均值和样本协方差来对样本矩阵x进行规范化处理；；

7、步骤s4，完成步骤s3处理后，确定主成分个数k，将规范化处理后的m×n维的数据样本矩阵仍然记作x，对x进行截断奇异值分解，即对奇异值从大到小进行排序，取前k个较大的奇异值，并将前k个较大的奇异值对应的右奇异向量按列组成右奇异矩阵v；

8、步骤s5，将右奇异矩阵v进行矩阵转置操作得到vt，对vt右乘数据样本矩阵x，即计算vtx，得到k×n维度的样本主成分矩阵y；

9、步骤s6，对样本主成分矩阵y中的第1主成分进行阈值判决，若样本主成分矩阵y中的第1主成分大于阈值th1则判定该时间窗口为无人场景；反之，则为有人。

10、根据上述技术方案，步骤s1中，数据处理具体为：首先对对雷达采集的原始回波数据进行相参处理，在对处理过的数据进行逆傅立叶变换，获取雷达所感知场景的高分辨一维距离像；

11、在一维距离像中取最大值，从而构成雷达回波的散射强度一维时间序列。

12、根据上述技术方案，对步骤s3中得到的样本均值和样本协方差进行范化处理，使每一变量的均值为0，方差为1。

13、根据上述技术方案，进行范化处理具体为：

14、

15、式中:为第i个变量的样本均值，sii为第i个变量样本方差。

16、根据上述技术方案，步骤s4中，进行截断奇异值分解具体为：

17、x＝uσvt

18、其中，u为左奇异矩阵，σ的主对角线上元素为奇异值的对角阵，v为右奇异矩阵，保存v作为主成分向量。

19、根据上述技术方案，步骤s5中，样本主成分矩阵y的计算具体为：将保存的主成分向量v与规范化后的样本矩阵x按式进行相乘，得到样本主成分矩阵y。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、通过本发明所提方法验证人员感知技术的有效性。本发明提供的人员感知技术可以面向差异明显的居家环境，很方便地检测出有人和无人场景的时间窗口，进而为后续的功能开发提供辅助数据和居家环境的安全告警。

技术特征：

1.一种居家健康监护雷达人员感知方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种居家健康监护雷达人员感知方法，其特征在于：步骤s1中，数据处理具体为：首先对对雷达采集的原始回波数据进行相参处理，在对处理过的数据进行逆傅立叶变换，获取雷达所感知场景的高分辨一维距离像；

3.根据权利要求1所述的一种居家健康监护雷达人员感知方法，其特征在于：对步骤s3中得到的样本均值和样本协方差进行范化处理，使每一变量的均值为0，方差为1。

4.根据权利要求3所述的一种居家健康监护雷达人员感知方法，其特征在于：进行范化处理具体为：

5.根据权利要求1所述的一种居家健康监护雷达人员感知方法，其特征在于：步骤s4中，进行截断奇异值分解具体为：

6.根据权利要求1所述的一种居家健康监护雷达人员感知方法，其特征在于：步骤s5中，样本主成分矩阵y的计算具体为：将保存的主成分向量v与规范化后的样本矩阵x按式进行相乘，得到样本主成分矩阵y。

技术总结
本发明公开了一种居家健康监护雷达人员感知方法，包括以下步骤：步骤S1，对雷达采集的原始回波数据进行处理，构成雷达回波的散射强度一维时间序列；步骤S2，对雷达回波的散射强度一维时间序列设定时间窗口；步骤S3，计算样本矩阵X的样本均值和样本协方差；步骤S4，对X进行截断奇异值分解，步骤S5，根据实际需要确定主成分个数K，计算K×N样本主成分矩阵Y；步骤S6，对样本主成分矩阵Y中的第1主成分进行阈值判决。通过本发明所提方法验证人员感知技术的有效性。本发明提供的人员感知技术可以面向差异明显的居家环境，很方便地检测出有人和无人场景的时间窗口，进而为后续的功能开发提供辅助数据和居家环境的安全告警。

技术研发人员：冯云,付运俊,胡杰,张晨阳
受保护的技术使用者：四川天府新区北理工创新装备研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/5