[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于UWB生物雷達(dá)的掃描探測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310370706.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103454691B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂昊;王健琪;荊西京;李釗;張楊;焦騰;于霄;薛慧君
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01V3/12
• 分類(lèi)號(hào): G01V3/12;G01S13/88
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物雷達(dá)探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于UWB生物雷達(dá)的掃描探測(cè)方法及系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

生物雷達(dá)是一種用于生命體目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別的特殊形式雷達(dá)，是國(guó)際科技界公認(rèn)的新興前沿技術(shù)。該技術(shù)主要以人體為探測(cè)目標(biāo)，以雷達(dá)發(fā)射的電磁波為載體，能穿透廢墟、墻壁等障礙，檢測(cè)到人體目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，或呼吸、心跳等生命體征引起的體表微動(dòng)，進(jìn)而判斷有無(wú)目標(biāo)的存在。生物雷達(dá)具有非接觸、穿透力強(qiáng)、能精確定位的特點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)、國(guó)家安全、應(yīng)急救援等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。?

生物雷達(dá)主要采用窄帶連續(xù)波（Continuous?Wave,CW）和超寬譜（Ultra?Wideband,UWB）兩種體制的雷達(dá)技術(shù)。相比而言，UWB生物雷達(dá)具有較強(qiáng)的穿透能力、良好的近場(chǎng)性能和目標(biāo)識(shí)別能力。特別是其具有距離信息，不僅能探測(cè)和識(shí)別人體目標(biāo)的有無(wú)，而且能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的測(cè)距或定位。?

在穿透障礙物（墻壁、廢墟等）條件下，UWB生物雷達(dá)以人體目標(biāo)的呼吸為探測(cè)指標(biāo)，并以此為依據(jù)判斷目標(biāo)的有無(wú)。現(xiàn)階段，UWB生物雷達(dá)技術(shù)研究大都圍繞微弱呼吸信號(hào)的檢測(cè)和識(shí)別，已經(jīng)取得了較好的效果。但是在實(shí)際使用中，人體目標(biāo)距離通常未知。對(duì)這一問(wèn)題的忽視將導(dǎo)致UWB生物雷達(dá)難以用于實(shí)際場(chǎng)合。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于UWB生物雷達(dá)的掃描探測(cè)方法及系統(tǒng)，該方法基于UWB生物雷達(dá)的距離信息和相關(guān)控制參數(shù)，在未知人體目標(biāo)距離的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的有效覆蓋和可靠探測(cè)，從而解決人體目標(biāo)的探測(cè)識(shí)別問(wèn)題。?

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：?

一種基于UWB生物雷達(dá)的掃描探測(cè)方法，包括以下步驟：?

1）對(duì)UWB生物雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)置，然后設(shè)定最遠(yuǎn)探測(cè)距離、起始距離、時(shí)窗及掃描模式；?

2）根據(jù)起始距離，由近及遠(yuǎn)分區(qū)域進(jìn)行掃描，判斷該區(qū)域是否達(dá)到了設(shè)定的最遠(yuǎn)探測(cè)距離，如果達(dá)到則結(jié)束探測(cè)，未達(dá)到則對(duì)該區(qū)域進(jìn)行生命探測(cè)識(shí)別；?

3）通過(guò)檢測(cè)人體呼吸做出有無(wú)生命跡象的判斷，如果無(wú)生命跡象，則說(shuō)明該區(qū)域不存在人體目標(biāo)，則增大起始距離對(duì)下一個(gè)區(qū)域進(jìn)行掃描；如果有生命跡象，則對(duì)人體目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和測(cè)距，然后根據(jù)初始設(shè)定的掃描模式進(jìn)行相應(yīng)的操作，得出探測(cè)結(jié)果。?

所述的生物雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)包括發(fā)射脈沖的重復(fù)頻率，回波接收采樣點(diǎn)數(shù)和回波接收采樣速度。?

所述的最遠(yuǎn)探測(cè)距離由預(yù)期探測(cè)區(qū)域的實(shí)際距離決定。?

所述時(shí)窗決定了每次探測(cè)中UWB生物雷達(dá)覆蓋的相對(duì)距離范圍，對(duì)應(yīng)回波信號(hào)的延遲時(shí)間，時(shí)窗與距離的換算關(guān)系滿(mǎn)足式（1）：?

d=τ×c2ϵr---(1)]]>

其中，d為距離，τ為時(shí)窗，c為光速，ε_r為電磁脈沖傳播介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，2倍代表脈沖的雙程走時(shí)。?

所述的掃描模式包括單目標(biāo)掃描模式和多目標(biāo)掃描模式。?

所述的單目標(biāo)掃描模式是當(dāng)生命探測(cè)識(shí)別為有目標(biāo)時(shí)，UWB生物雷達(dá)會(huì)對(duì)當(dāng)前區(qū)域進(jìn)行重復(fù)探測(cè)識(shí)別，UWB生物雷達(dá)對(duì)距離雷達(dá)最近的人體目標(biāo)做出反應(yīng)。?

所述的多目標(biāo)掃描模式是當(dāng)生命探測(cè)識(shí)別為有目標(biāo)時(shí)，UWB生物雷達(dá)?會(huì)對(duì)當(dāng)前目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記，進(jìn)而對(duì)下一個(gè)區(qū)域繼續(xù)進(jìn)行探測(cè)。?

所述的檢測(cè)人體呼吸做出有無(wú)生命跡象的判斷，是實(shí)現(xiàn)生命探測(cè)識(shí)別的過(guò)程，該過(guò)程是在噪聲和背景雜波中估計(jì)正弦函數(shù)的幅度、頻率和延時(shí)，表現(xiàn)為式（2）：?

H₀:r(t,τ)＝w(t,τ)???（2）?

H₁:r(t,τ)＝A(τ)cos(2πf_bt)+w(t,τ)?