【毫米波】基于平台 IWR1642EVM+DCA1000单人呼吸心跳原始数据采集与MATLAB处理

% 1. 数据采集
% 使用DCA1000采集IWR1642EVM的原始毫米波雷达数据
% 并保存到文件 ‘mmwave_data.bin’

% 2. 数据预处理
% 从文件中读取原始数据
fid = fopen(‘mmwave_data.bin’, ‘r’);
raw_data = fread(fid, ‘int16’);
fclose(fid);

% 对数据进行范数归一化
raw_data = raw_data / max(abs(raw_data));

% 3. 时频域分析
% 对每一个采样点进行短时傅里叶变换(STFT)
[spectrogram, f, t] = stft(raw_data, ‘Window’, hann(64), ‘OverlapLength’, 32, ‘FFTLength’, 128);

% 计算频谱功率
psd = 10 * log10(abs(spectrogram).^2);

% 4. 提取生命体征特征
% 识别心跳和呼吸频率峰值
[breathing_freq, heart_rate] = extract_vital_signs(psd, f, t);

% 5. 可视化结果
figure;
imagesc(t, f, psd); colormap(jet); colorbar;
xlabel(‘Time (s)’); ylabel(‘Frequency (Hz)’);
title(‘Spectrogram of Vital Signs’);

disp(['Breathing rate: ‘, num2str(breathing_freq), ’ BPM’]);
disp(['Heart rate: ‘, num2str(heart_rate), ’ BPM’]);
主要步骤如下:

使用DCA1000采集IWR1642EVM毫米波雷达的原始数据,并保存到文件。
从文件中读取原始数据,并进行归一化预处理。
对预处理后的数据进行时频域分析,计算短时傅里叶变换(STFT)的频谱功率。
在频谱功率图中识别心跳和呼吸频率峰值,提取生命体征特征。
可视化频谱功率图,并输出提取的心率和呼吸率。
在实际应用中,您可能需要根据具体的硬件平台和应用需求,对数据采集、信号处理和特征提取等步骤进行优化和改进。比如:

优化DCA1000的采样率和分辨率
使用更复杂的时频分析方法,如小波变换
结合机器学习方法提高生命体征检测的准确性

### IWR1642 微多普勒数据处理方法及实现 #### 处理流程概述 对于IWR1642毫米波雷达设备,在进行微多普勒数据分析时,通常遵循一系列特定的数据预处理、特征提取以及后处理步骤。这些过程旨在提高信号质量并从中抽取有用的信息。 #### 数据获取初步处理 首先,通过调用TI官方提供的API接口来配置传感器参数,并启动数据采集操作。这一步骤涉及设置帧结构、采样频率等重要属性[^1]。一旦完成硬件初始化之后,则可以开始接收原始IQ(In-phase and Quadrature)数据流。 #### 距离-多普勒变换 为了能够观察到物体运动引起的细微变化,需要执行距离FFT(快速傅里叶变换),从而获得不同距离单元上的回波强度分布;接着再做时间维度上的FFT得到速度信息。此阶段可能会应用窗函数以减少旁瓣效应的影响,比如汉宁窗或海明窗[^3]: ```matlab % 假设SigReshape为经过reshape后的输入矩阵, % Nfft1表示距离维FFT长度, % Nfft2代表多普勒维FFT大小; function [Sig_fft2D]=RangeDopplerProcessing(SigReshape,Nfft1,Nfft2,NTx,NRx,win1,win2) % 对每一列施加窗口函数后再计算其对应的频谱 Sig_win = bsxfun(@times,SigReshape,win1); % 执行二维FFT转换 Sig_fft2D = fftshift(fft(fftshift(fft(Sig_win,[],2).*win2.',[],1),Nfft2,1),1); end ``` #### 特征增强技术——多普勒相位补偿 当目标存在复杂姿态变动时会产生额外的相移量,如果不加以修正会影响最终结果准确性。因此引入了基于多普勒效应原理设计出来的相位校正算法,它能有效地消除由于非均匀旋转等因素造成的误差项。 #### 后续分析手段 最后利用MATLAB强大的绘图功能绘制出清晰直观的距离-多普勒图像,便于进一步研究对象特性。此外还可以结合机器学习模型挖掘隐藏模式,辅助决策制定[^2]。
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