干货 | IWR1642EVM呼吸心跳原始数据采集与仿真分析（含MATLAB代码和数据）

1. 引言

毫米波雷达实现人体生命体征检测到目前为止已经被众多研究人员研究了很长时间了，然而虽然被研究的时间很久，但仍旧有新入门的雷达初学者不断加入进来，共同学习。尽管，很多高级的算法都已经用在了毫米波雷达检测人体呼吸和心跳上，但初学者还是需要从最简单的处理算法开始，逐步去研究高级的算法，因此针对初学者难以快速入门等问题，调皮哥特地写出了这篇文章，开源了毫米波雷达呼吸心跳检测的基础方法和代码，希望能够帮助到大家。

本文从毫米波雷达呼吸心跳检测原理出发，实验内容主要有呼吸心跳信号建模以及利用IWR1642采集原始数据进行单人呼吸心跳的检测与分析等，并在文章末尾给出了相应的MATLAB代码、呼吸心跳的原始数据（无人、单人以及多人），以及采集环境和雷达配置环境等资料，具体如下图所示。

同时，由于雷达板卡太过于昂贵，因此原始数据可以提供给那些对毫米波雷达感兴趣的同学，让他们无需具备雷达板卡也能够进行呼吸和心跳的实验，可以说这样的开源数据是对诸多读者十分友好的。好了，那就让我们开始今天的学习吧。

2.毫米波雷达呼吸和心跳检测原理

毫米波雷达检测呼吸和心跳的检测原理其实是非常简单的，下面细细道来。首先需要知道普通成年人的呼吸、心跳的位移、频率参数，具体如下表所示：

		面向检测	背向检测
体征信号	频率	幅度	幅度
呼吸频率（成年人）	0.1~0.5Hz	~1-12mm	~0.1-0.5mm
心跳频率（成年人）	0.8~2.0Hz	~0.1-0.5mm	~0.01-0.2mm

这些数据是由医学研究得来的，雷达研究人员只需要在这个数据的范围内使用即可。简单说来，毫米波实现人体呼吸和心跳检测的原理是通过探测由于人体胸腔或心脏微小起伏所引起的在特定的距离门上的FMCW信号的相位变化，意思就是说先检测到某个距离（距离门），然后在对这个距离（距离门）内的目标的FMCW信号的相位变化做检测，即可得到人体呼吸和心跳的变化特征。用一个简单的公式表示即为：

其中，  是相位变化， 

根据上图，假设雷达的发射信号模型可以表示为如下公式：

这个公式就是复数形式（复信号）的发射信号模型，  为发射信号载波，  为发射信号带宽，  为发射信号扫频时间 

其中，