Nature 2024:毫米波雷达高精度生命体征检测方法

Nature 2024:毫米波雷达高精度生命体征检测方法

论文来源: Nature Scientific Reports
期刊: Scientific Reports, October 26, 2024
核心创新: 呼吸谐波抑制 + 心率估计误差降低3.2%


论文信息

项目 内容
标题 A high precision vital signs detection method based on millimeter wave radar
期刊 Nature Scientific Reports
日期 October 26, 2024

核心算法:呼吸谐波抑制

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import numpy as np
from scipy.fft import fft

def high_precision_vital_signs(radar_phase, fs=100):
"""
高精度生命体征检测

Nature 2024 论文核心:
呼吸谐波干扰抑制 → 心率估计精度提升

步骤:
1. 相位解调
2. 呼吸信号重构
3. 呼吸谐波抑制
4. 心率提取
"""
# 1. 相位解调
phase = np.unwrap(np.angle(radar_phase))
phase_diff = np.diff(phase)

# 2. FFT频谱分析
N = len(phase_diff)
freq = np.fft.fftfreq(N, 1/fs)[:N//2]
spectrum = np.abs(fft(phase_diff))[:N//2]

# 3. 呼吸信号提取(0.1-0.5 Hz)
breath_mask = (freq >= 0.1) & (freq <= 0.5)
breath_freq = freq[breath_mask][np.argmax(spectrum[breath_mask])]
breath_rate = breath_freq * 60 # bpm

# 4. 呼吸谐波抑制(关键创新)
# 重建呼吸信号
t = np.arange(N) / fs
breath_signal = np.sin(2 * np.pi * breath_freq * t)

# 从相位中去除呼吸成分
residual = phase_diff - breath_signal * np.max(spectrum[breath_mask])

# 5. 心率提取(0.8-2.0 Hz)
residual_spectrum = np.abs(fft(residual))[:N//2]
heart_mask = (freq >= 0.8) & (freq <= 2.0)
heart_freq = freq[heart_mask][np.argmax(residual_spectrum[heart_mask])]
heart_rate = heart_freq * 60 # bpm

return {
"breathing_rate": breath_rate,
"heart_rate": heart_rate,
"child_detected": heart_rate > 80 # 儿童心率特征
}

Euro NCAP 2026 CPD应用

检测指标 阈值 用途
呼吸频率 6-30 bpm 儿童存在检测
心跳频率 80-140 bpm 儿童 vs 宠物区分
运动幅度 > 阈值 生命体征确认

IMS开发启示

  • 🔴高:60GHz雷达呼吸/心跳提取算法
  • 🟡中:呼吸谐波抑制实现
  • 🟢低:TI AWRL6844集成

参考资料

  1. Nature Scientific Reports 2024

Nature 2024:毫米波雷达高精度生命体征检测方法
https://dapalm.com/2026/07/08/2026-07-08-nature-2024-mmwave-radar-vital-signs/
作者
Mars
发布于
2026年7月8日
许可协议