专利名称：一种波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪的制作方法
一种波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪技术领域
本发明属于生命信息获取与探测领域，特别涉及一种波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪。
背景技术：
超宽带(ultrawideBand, UffB)雷达是一种新体制雷达，由于它具有高距离分辨率、强穿透能力、较好的抗动目标干扰能力和适宜于远距离非接触探测等优点，在临床监护、反恐斗争、灾害救援、边防海关安检、国家安全等领域都具有了越来越多的应用。尤其在生命探测领域已经获得了较好的应用，基于超宽带雷达的生命探测仪就是一个典型应用。
传统的超宽带雷达生命探测仪主要将所探测到的生命参数(主要是探测对象的呼吸信号)作为波形或图形显示在显示屏上以作为整个设备的输出，依据波形或参数来判断生命信息的有无。这种方法依赖于人的视觉或算法做判断，要求观察者对波形或图形要有深入认识，并具有一定的经验，要求算法性能优越，并不断适应各种复杂环境，尽管如此，在实践中仍发现误判、漏判的情况。此外，这种在显示屏上显示的方法需要使用者将显示屏置于离自己较近位置，并时刻用眼睛观察屏幕，这占用了使用者大部分的精力和注意力。使用者往往不能对所处的环境变化有快速的认识和反应，在灾害救援或者在反恐斗争等复杂环境和场合中，使自身和设备处于危险之中。同时，在强光照射或者火灾等场合，由于显示屏的亮度和对比度不够会引起观察者看不清楚屏幕等情况，不能及时捕捉被测对象的信息。发明内容
本发明的目的在于提供一种能够将探测信息采用视频(参数提取)和音频同时显示出来，从而弥补传统生命参数探测仪的不足的波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是包括检测被测对象的超宽带生物雷达以及与超宽带生物雷达的输出端相连的回波信号预处理器，回波信号预处理器的输出端与呼吸信号提取器的输入端相连，呼吸信号提取器的输出端与分别与智能识别及波形显示器、信号调制器的输入端相连，信号调制器的输出端与音频播放器的输入端相连接。
所述的超宽带生物雷达采用工作频率在500MHz以上，工作带宽大于或等于其中心频率25%的雷达。
所述的回波信号预处理器对超宽带生物雷达I的回波信号完成低通滤波、对信号进行去直流和去漂移。
所述的呼吸信号提取器对预处理后的雷达回波信号中的呼吸信号进行提�。浒辽僖恢趾粑藕诺奶崛∷惴�。
所述的信号调制器对提取后的呼吸信号进行调幅或调频，其调幅及调频信号的载波频率均在人耳的听觉范围内即30 - 30000Hzο
所述的音频播放器采用能够实时播放出经呼吸信号调制后的音频信号的播放器。
所述的音频播放器采用耳机或音箱。
所述的智能识别及波形显示器将呼吸信号提取器提取的呼吸信号显示在电子显示屏上的播放设备。
所述的呼吸信号调制器的输出端还连接有信号存储器。
所述的信号存储器将调幅或调频信号以某种格式保存起来的设备，从而方便对信号的分析、存档和检索。
本发明将雷达回波信号分为两路一路经处理提取呼吸信号，然后通过算法智能识别是否是人类的生命参数；另一路经过信号调节器进行调幅或调频变为音频信号，使用者通过音频播放器实时监听，利用人耳听觉的高分辨能力来判断是否有人类生命信息的存在。这种方法不仅通过算法对人体的呼吸信号进行智能识别，而且还将它们转化为音频信号，通过监听进行人为识别。将波形参数智能识别和生命信息的音频识别相融合，极大的提高生命探测的准确性和有效性。其主要特点有三个(I)由于人耳具有“噪声掩蔽”和“多通道”特性，采用“听”的方式往往能够获得波形或图形显示不出来的信息和算法提取不到的参数，从而能够获得更多的生物雷达回波信号所携带的生命信息；(2)这种方法能够不完全依赖人的眼睛，在复杂和危险的环境中，使用者即使在用眼睛观察环境变化的同时仍然不会漏掉探测信息；(3)采用波形参数和听觉的双重输出和判别能够在较大程度上增强对于是否存在生命体判断的准确性。
本发明突破传统雷达式生命探测仪“只能看不能听”的限制，采用视频和音频两种方法同步播放出探测目标的信息，这种双重输出方式不仅能使人们获得更多的，采用波形或图形显示不出来的生命信息，大大增加对生命信息探测的准确性和复杂情况下的探测能力，而且能够在生命信息探测中不完全依赖于视觉，使人们在复杂和危险的环境中即使用眼睛观察环境变化的同时，也不容易漏掉探测信息。
图I是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，但此处描述的具体实施方式
仅仅用于解释本发明，而不用于限定本发明。
参见图1，本发明包括检测被测对象的超宽带生物雷达I以及与超宽带生物雷达 I的输出端相连的回波信号预处理器2，回波信号预处理器2的输出端与呼吸信号提取器3 的输入端相连，呼吸信号提取器3的输出端与分别与智能识别及波形显示器4、信号调制器 5及信号存储器7的输入端相连,信号调制器5的输出端与音频播放器6的输入端相连接。 其中，超宽带生物雷达I采用工作频率在500MHz以上，工作带宽大于或等于其中心频率25% 的雷达；回波信号预处理器2对超宽带生物雷达I的回波信号完成低通滤波、对信号进行去直流和去漂移；呼吸信号提取器3对预处理后的雷达回波信号中的呼吸信号进行提�。浒辽僖恢趾粑藕诺奶崛∷惴ǎ恍藕诺髦破�5对提取后的呼吸信号进行调幅或调频， 其调幅及调频信号的载波频率均在人耳的听觉范围内即30 - 30000Hz ;音频播放器6采用能够实时播放出经呼吸信号调制后的音频信号的耳机或音箱；智能识别及波形显示器4将呼吸信号提取器提取的呼吸信号显示在电子显示屏上的播放设备；信号存储器7将调幅或调频信号以某种格式保存起来的设备，从而方便对信号的分析、存档和检索。
本发明雷达波经由雷达天线发射向被测对象，雷达波经被测对象的呼吸信号调制后反射回雷达，经同一雷达天线接收，经回波信号预处理器进行预处理(主要进行低通滤波、对信号进行去直流、去漂移等功能)，之后对该信号进行呼吸信号的提�。俣蕴崛〕隼吹暮粑藕沤蟹鹊髦苹蚱德实髦疲涞鞣暗髌敌藕诺脑夭ㄆ德示谌硕奶醴段�(30 — 30000Hz)，但其理想载波频率在100-300HZ之间。该调制信号由麦克风(耳机或音箱等音频播放设备)播放，也同时由电子显示屏同时显示出来，并由信号存储器进行存储， 以便对其进行分析、存档和检索。
尽管本发明所论述的是一种适用于生命信息探测的超宽带雷达式生命信息探测仪，但本发明的使用范围并不仅限于人体呼吸信号的检测。本发明还可广泛应用于各类广谱声学信号的探测，包括利用传统麦克风无法采集到的，极微弱的声学和振动信号的探测。
权利要求
1.一种波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪，其特征在于包括检测被测对象的超宽带生物雷达(I)以及与超宽带生物雷达(I)的输出端相连的回波信号预处理器(2)， 回波信号预处理器(2)的输出端与呼吸信号提取器(3)的输入端相连，呼吸信号提取器(3) 的输出端与分别与智能识别及波形显示器(4)、信号调制器(5)的输入端相连，信号调制器(5)的输出端与音频播放器(6)的输入端相连接。
2.根据权利要求I所述的波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪，其特征在于 所述的超宽带生物雷达(I)采用工作频率在500MHz以上，工作带宽大于或等于其中心频率 25%的雷达。
3.根据权利要求I所述的波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪，其特征在于 所述的回波信号预处理器(2)对超宽带生物雷达(I)的回波信号完成低通滤波、对信号进行去直流和去漂移。
4.根据权利要求I所述的波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪，其特征在于 所述的呼吸信号提取器(3)对预处理后的雷达回波信号中的呼吸信号进行提�。浒辽僖恢趾粑藕诺奶崛∷惴�。
5.根据权利要求I所述的波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪，其特征在于 所述的信号调制器(5)对提取后的呼吸信号进行调幅或调频，其调幅及调频信号的载波频率均在人耳的听觉范围内即30 - 30000Hzο
6.根据权利要求I所述的波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪，其特征在于 所述的音频播放器(6)采用能够实时播放出经呼吸信号调制后的音频信号的播放器。
7.根据权利要求6所述的波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪，其特征在于 所述的音频播放器(6)采用耳机或音箱。
8.根据权利要求I所述的波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪，其特征在于 所述的智能识别及波形显示器(4)将呼吸信号提取器提取的呼吸信号显示在电子显示屏上的播放设备。
9.根据权利要求I所述的波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪，其特征在于 所述的呼吸信号调制器(3)的输出端还连接有信号存储器(7)。
10.根据权利要求9所述的波形与音频相融合的超宽带雷达生命探测仪，其特征在于 所述的信号存储器(7)将调幅或调频信号以某种格式保存起来的设备，从而方便对信号的分析、存档和检索。
全文摘要
本发明公开了一种新型波形参数和音频相融合的超宽带雷达式生命探测仪，将雷达回波分为两路一路经处理提取呼吸信号，然后智能识别是否是人类的生命参数；另一路经过调幅或调频变为音频信号，利用人耳的“多通道”和“噪声掩蔽”特性，采用“听”的方式实时监听雷达回波所携带的信息，以获得超宽带生物雷达回波波形难以表达的信息，从而人为判别生物雷达回波信号中是否携带有生命信息。通过上述两种处理和识别，极大地提高生命探测的准确性。本发明突破传统雷达式生命探测仪依靠单一波形参数识别的限制，提高了雷达式生命探测仪的实用性，具有好的应用前景。
文档编号G01S13/88GK102981161SQ20121052140
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者王健琪, 李盛, 吕昊, 荆西京, 张杨, 薛慧君, 路国华 申请人:中国人民解放军第四军医大学
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