[發明專利]一種可遠程監測人體生命體征的無人機裝置

在審

• 申請號: 201811060593.5
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109044298A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 高英杰;葉全意;張金
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: A61B5/0205
• 分類號: A61B5/0205;G01S13/88
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種可遠程監測人體生命體征的無人機裝置，其特征在于：包括無人機探測裝置和地面智能終端；將超寬帶雷達裝置掛載在無人機下方，設有發射天線和接收天線，所述發射天線和接收天線的方向垂直向下，面向廢墟方向；所述無人機上設有機載電腦，可根據雷達天線信號判斷有無人體生命存在；所述無人機探測裝置將機載電腦的判斷結果發送至地面智能終端；所述地面智能終端具有終端界面，終端界面上的地圖可顯示出無人機所在的位置，并可在終端界面選擇無人機探測裝置搜救的區域范圍，控制無人機探測裝置在選定的區域內往復飛行；所述地面智能終端設有警示燈，雷達天線信號判斷出有人體生命時，所述警示燈出現紅色閃爍，且發出報警聲。

2.根據權利要求1所述的可遠程監測人體生命體征的無人機裝置，其特征在于：當無人機掛載的超寬帶雷達裝置產生的超寬帶脈沖信號入射到人體表面的時候，一部分被人體吸收，其余的被人體表面反射，由于人體胸腔和腹部的周期性運動，與超寬帶雷達裝置天線之間的距離也會發生相應的周期性變化，在接收天線接收的反射回波中包含了是否具有人體生命體征的信號。

3.根據權利要求2所述的可遠程監測人體生命體征的無人機裝置，其特征在于：將接收天線接收的超寬帶回波信號通過可調延時，進行取樣積分，濾除雜波干擾，再通過放大濾波、A/D轉換，解調出是否具有人體生命體征的信號，若存在人體生命體征，則通過無人機的數據鏈將報警結果發送到地面智能終端上，為地面搜救人員提供救援信息；信號的分析處理整個過程在無人機的機載電腦上實時完成；相應地，程序自動引導無人機原地盡可能降低飛行高度，貼近廢墟表面，通過機載電腦計算得到心率和呼吸率的估計值，為搜救人員提供參考信息。

4.根據權利要求1所述的可遠程監測人體生命體征的無人機裝置，其特征在于：人體生命體征的信號包括呼吸信息和心跳信息。

5.根據權利要求1所述的可遠程監測人體生命體征的無人機裝置，其特征在于：假設人體心跳造成的胸腔微動距離以β(t)表示，其微動的頻率，即心率為f，微動的最大幅度為a，則：

β(t)＝a·sin2πft

天線與人體腹部的距離變為：

d(t)＝β(t)+d₀＝a·sin2πft+d₀

則接收的超寬帶脈沖信號的延時為：

其中，v是超寬帶脈沖信號在廢墟中的傳播速度；從上述公式看出，人體胸腔的微動造成了延時的周期性變化，且變化頻率和心率是同步的；同理，人體腹部的微動變化頻率和呼吸率也是同步的。

6.根據權利要求5所述的可遠程監測人體生命體征的無人機裝置，其特征在于：在實際環境中，往往存在許多雜波干擾，需要進行取樣積分，濾除雜波干擾，重現出淹沒在強噪聲中的重復性微弱人體體征信號；采用多次累加的取樣積分方式，將超寬帶回波信號作多次相關重復累積，多次累積后由于混雜的噪聲信號無相關性，其積累效果差，因此通過相關取樣積分，可將回波信號中的有效的人體生命體征信號從混雜有噪聲的超寬帶回波信號中提取出來。

7.根據權利要求6所述的可遠程監測人體生命體征的無人機裝置，其特征在于：

對于心跳信號和呼吸信號，在取樣積分后再變換分析域，采用快速傅里葉變換，在頻譜中對微弱的心跳和呼吸時域信號進行分析；然后，按照呼吸、心跳可能出現的頻率帶在頻譜中分別對心跳和呼吸時域信號通過加窗函數，進行帶通濾波，分別獲得心跳信號和呼吸信號的頻譜圖，頻譜圖中兩個最高峰值點的值分別為心率和呼吸率；由此可以通過心率和呼吸率估計值來判斷廢墟下人體的健康狀態及排除動物的干擾。