基于FMCW雷达的多目标生命体征检测与干扰抑制算法

来源：雷达科学与技术杂志2024年第5期北京时间：

作者：蒋留兵，贺跃龙，车俐，黄乾超

单位：桂林电子科技大学， 广西桂林 541004

摘要：应用雷达进行生命体征检测时，为解决传统算法无法区分相同距离的多个目标和多目标生命体征信号检测易受干扰的问题，本文提出一种新型的基于调频连续波（FMCW）雷达的多目标生命体征检测与干扰抑制算法。基于MIMO雷达回波数据进行距离?方位维快速傅里叶变换（FFT），完成距离和方位角的目标定位，解决同距离目标分辨问题，之后利用方差法滤除静态杂波和直流分量。针对生命体征信号易受干扰的问题，本文算法利用变分模态分解（VMD）进行呼吸和心跳信号的分离与重构，剔除无效的信号分量，然后对有效重构信号进行自相关和奇异值分解（SVD）去噪，得到干净的呼吸和心跳信号。通过多组实验测试，本算法相较于传统的FFT频谱分析法、VMD信号重构法和基于完全噪声辅助聚合经验模态分解联合独立成分分析算法（CEEMDAN?ICA），心率检测的平均误差分别降低了8.43%、5.66%和1.43%，验证了所提算法的有效性。此外，本文还进行了算法鲁棒性实验和工程应用边界条件分析。

关键词：调频连续波雷达,生命体征检测,自相关,奇异值分解,变分模态分解,

基金资助：国家自然科学基金项目（No.61561010）；广西创新驱动发展专项资助（No. 桂科 AA21077008）；“广西无线宽带通信与信号处理重点实验室”2022年主任基金项目资助（No.GXKL06220102，GXKL06220108）；八桂学者专项经费资助（No.2019A51）；桂林电子科技大学研究生教育创新计划资助项目（No.2022YXW07，2023YXW02）；桂林电子科技大学研究生教育创新计划资助项目（No.2022YCXS080，2023YCXS047，2023YCXS022）