基于毫米波的多自由度肺功能监测方法、设备及

本发明涉及人体心肺功能监控，尤其涉及一种基于毫米波的多自由度肺功能监测方法、设备及存储介质。背景技术：1、肺部疾病中，慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease，copd)是全球第三大死因。因此，对于此类肺部疾病患者和潜在患者而言，日常的肺功能监测具有重要意义。2、传统的肺功能监测方法，包括：基于气体流量、机械运动或者光学原理的肺功能监测。3、然而，传统的肺功能监测方法，仪器昂贵且庞大，对仪器的部署环境较为苛刻，同时，监测过程中需要受测者佩戴对应的测量装置，例如基于气体流量的监测方法需要佩戴呼吸面罩佩戴，基于机械运动的监测方法需要贴身佩戴传感器等，难以在居家等环境下部署肺功能监测设备，导致肺功能监测困难的问题。技术实现思路1、鉴于此，本发明实施例提供了一种基于毫米波的多自由度肺功能监测方法、设备及存储介质，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。能够解决难以在居家等环境下部署肺功能监测设备，导致肺功能监测困难的问题。2、本发明的一个方面提供了一种基于毫米波的多自由度肺功能监测方法，应用于毫米波感知终端，该方法包括以下步骤：3、响应于计算终端发送的雷达设置，实时发射毫米波雷达信号，并实时获取至少一个通道的调频连续波信号；调频连续波信号是毫米波雷达信号由受测者的胸腔和腹腔反射得到的；4、对调频连续波信号进行处理，得到至少一个通道的胸腹呼吸运动信号；5、对胸腹呼吸运动信号进行多通道融合，并进行相位计算和相位展开，得到呼吸数据；6、对胸腹呼吸运动信号依次进行相位计算和相位展开，得到至少一个通道的相位数据；7、将呼吸数据和相位数据实时发送至计算终端，以使计算终端基于呼吸数据计算得到肺功能参数，基于相位数据得到胸腹异步性参数。8、可选地，对调频连续波信号进行处理，得到至少一个通道的胸腹呼吸运动信号，包括：9、通过时间迭代的方式从调频连续波信号中过滤静态信息；10、对过滤静态信息后的调频连续波信号进行距离和快速傅里叶变换，生成距离轮廓；11、在距离轮廓中确定出目标距离轮廓；目标距离轮廓是指包含胸腹呼吸运动信号的距离轮廓；12、确定目标轮廓对应的目标接收机，为目标接收机生成热点区域；13、通过目标接收机对热点区域进行波束形成处理，得到距离角图；14、对距离角图进行时间平均处理，得到距离角特征图；15、通过有效呼吸指数，结合距离角图和距离角特征图，定位胸腹呼吸运动的中心点；有效呼吸指数用于表示胸腹呼吸运动信号与预设呼吸模式的相似程度；16、通过有效呼吸指数，确定胸腹呼吸运动的中心点的确切位置；17、基于胸腹呼吸运动的中心点外扩预设范围，保留范围内的信号，得到胸腹呼吸运动信号。18、本发明的另一个方面提供了一种基于毫米波的多自由度肺功能监测方法，应用于计算终端，该方法包括以下步骤：19、实时接收呼吸数据和相位数据；呼吸数据是指毫米波感知终端在对调频连续波信号处理得到胸腹呼吸运动信号后，对胸腹呼吸运动信号进行多通道融合，并进行相位计算和相位展开得到的；相位数据指毫米波感知终端对胸腹呼吸运动信号依次进行相位计算和相位展开得到的；20、基于呼吸数据实时生成单通道的呼吸波形；21、对呼吸波形进行实时的周期定位，实时计算得到肺功能参数；22、获取预先训练的胸腹异步性模型，胸腹异步性模型用于提取胸腔和腹腔的差异性参数；23、将相位数据输入胸腹异步性模型，得到胸腹异步性参数。24、可选地，对呼吸波形进行实时的周期定位，实时计算得到肺功能参数，包括：25、对于呼吸波形，通过二阶差分算法实时识别呼吸波形的波峰和波谷，划分得到呼吸周期；26、对于每个呼吸周期的呼吸波形数据，划分出呼气段和吸气段，并基于呼气段和吸气段，计算得到肺功能参数。27、可选地，肺功能参数包括：呼吸频率、吸气时间、呼气时间、呼吸周期时间、吸呼气时间比、吸气周期时间比、潮气呼吸吸气峰流量、潮气呼吸呼气峰流量、最快吸呼气速度比、吸气达峰时间、呼气达峰时间、吸气呼气达峰时间比、吸气达峰时间比、呼气达峰时间比、吸气中期流量、呼气中期流量或者呼气中期流量与吸气中期流量比值。28、可选地，对于呼吸波形，通过二阶差分算法实时识别呼吸波形的波峰和波谷，划分得到呼吸周期之后，还包括：29、对每个周期的呼吸波形数据进行求导，得到对应的周期流量数据；30、结合呼吸波形数据和周期流量数据，绘制呼吸环图像，并将呼吸环图像和呼吸波形显示在显示界面。31、可选地，实时接收呼吸数据和相位数据之前，还包括：32、创建数据处理线程和界面线程；数据处理线程用于得到肺功能参数和胸腹异步性参数；界面线程用于实时绘制呼吸波形和呼吸环图像，并在显示界面中实时显示呼吸波形和呼吸环图像。33、可选地，将相位数据输入胸腹异步性模型，得到胸腹异步性参数之后，还包括：34、获取预先构建的参数与健康状态之间的关系模型；35、基于胸腹异步性参数、肺功能参数和关系模型，生成提示信息并显示；提示信息用于指示异常参数或者预测疾病信息。36、本发明的另一方面提供了一种电子设备，包括存储器、控制器以及存储在存储器上并可在控制器上运行的计算机程序，控制器执行计算机程序时实现上述基于毫米波的多自由度肺功能监测方法的步骤。37、本发明的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有程序，程序被处理器执行时用于实现上述基于毫米波的多自由度肺功能监测方法的步骤。38、本发明的基于毫米波的多自由度肺功能监测方法、设备及存储介质，通过毫米波感知终端和计算终端对应的信号处理流程以及对应的可视化程序实时观察到各肺功能参数变化情况，能够解决肺功能监测困难的问题；无需部署昂贵且庞大的测量仪器，可以在医院/家庭等多个场景下部署，实现多场景下对肺功能的长期实时监测任务；同时，由计算终端分析呼吸波形，计算得到肺功能参数，包括呼吸频率、吸气时间、呼气时间、呼吸周期时间、吸呼气时间比、吸气周期时间比、潮气呼吸吸气峰流量等参数，将至少一个通道的相位数据输入胸腹异步性模型，由胸腹异步性模型输出胸腹异步性参数，实现多自由度的肺功能监测，能够提高评估肺部健康状况和呼吸功能异常的准确性。39、另外，将毫米波感知终端设置在距离受测者预设距离远的位置，受测者无需贴身佩戴呼吸面罩等设施，可以提高受测者舒适度，特别是在长时间监测的情况下，能够减少受测者的不适感和压力，减少操作的复杂性，提高操作的便利性。40、另外，通过预先构建的参数与健康状态之间的关系模型，能够基于得到的肺功能参数和胸腹异步性参数，实现实时的肺功能参数异常检测，并且在肺功能参数出现异常的时候及时给出相应的反馈和可能存在的肺部疾病。41、另外，通过多线程处理方法，数据处理线程用于得到肺功能参数和胸腹异步性参数；界面线程用于实时绘制呼吸波形和呼吸环图像，并在显示界面中实时显示呼吸波形和呼吸环图像，实现显示界面的实时更新，以便于用户及时观测肺功能情况。42、另外，贴身佩戴设施可能会受到受测者呼吸、运动等因素的影响，从而导致信号的干扰或失真，将毫米波感知终端设置在预设距离可以减少这种干扰，提高数据的准确性和可靠性。43、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。44、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。