[發明專利]一種基于多方法融合的人體微弱呼吸信號增強方法

有效

• 申請號: 201811599365.5
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109557520B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 侯興松;黑夏萌
• 申請（專利權）人: 蘇州天必佑科技有限公司
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/88
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙) 32246
• 代理人: 朱斌兵

本發明涉及一種基于多方法融合的人體微弱呼吸信號增強方法，主要是先對超寬帶雷達回波數據進行預處理，再分別進行自動增益控制處理和局部歸一化處理，對自動增益控制處理后的結果進行距離向增強，再通過約束條件計算出不同方法的最優融合系數，最后利用融合系數對處理過的信號矩陣進行加權得到新的數據，本發明可以對遠距離的微弱信號同時進行時域及頻域的增強，可以有效地提高檢測人體微弱呼吸信號的準確率。

技術領域

本技術發明涉及生命微弱信號增強領域，尤其涉及一種基于多方法融合的人體微弱呼吸信號增強方法。

背景技術

隨著社會現代化的不斷發展，地震、泥石流等自然災害發生的頻率逐漸增加，大量房屋倒塌，可能會造成人員掩埋，由于黃金救援時間極其寶貴，因此如何快速、準確、有效地檢測出廢墟下的生命體信號就顯得尤為重要。

在災難發生后，由于是否有被困人員的存在，若存在，其位置信息如何確定等問題都是需要在最短的時間內進行檢測，因此為了提高救援效率，保證更多的生命安全，利用超寬帶雷達來探測生命信號，超寬帶雷達的生命信號電磁探測利用電磁波反射原理，由于其具有高距離分辨率、強穿透特性，可以穿透障礙物來探測生命運動信號。

在救援過程中，周圍環境有靜物（例如石塊、瓦礫）的干擾、其他非目標的微動擾動，由于各種噪聲的干擾，接收回波的信噪比很低，同時，由于雷達探測距離內有運動散射體的存在，各種環境的干擾嚴重影響生命微動信號的檢測，因此，需要對接收到的超寬帶雷達回波信號進行合理有效的處理，提高生命信號的檢測率和定位的準確度。

在現有眾多技術方法中，既要提高目標呼吸信號的功率，又要保證呼吸信號的頻率信息，同時注意在時域增強遠距離的微動目標信號，而現有方法不能完全滿足以上所有要求，因此針對這種數據現象，為了更好的增強呼吸信號，設計有效的呼吸信號增強算法。在處理雷達回波數據時，針對不同處理方法，各取所長，通過一定的融合系數進行處理，以期望得到更符合預期、突出目標信號的處理數據。

發明內容

本發明目的是為了克服現有技術的不足而提供一種基于多方法融合的人體微弱呼吸信號增強方法，該方法通過加權系數結合各方法的優勢，實現綜合提高目標信號的功率、加強呼吸信號的頻率信息，同時增強遠距離微動目標信號的回波處理方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于多方法融合的人體微弱呼吸信號增強方法，包括以下步驟：

1）應用探地雷達采集回波數據，雷達天線為一發一收式，距離向采樣M個點，慢時間采樣N道數據，并將采樣數據量化為16位存儲的MN大小的信號矩陣R，將其作為本發明所使用的原始數據；

2）對原始雷達數據進行背景去除、雜波去除等預處理方法得到預處理后的信號矩陣，分別采用自動增益控制法和局部歸一化法的弱信號增強方法對預處理后的信號矩陣進行處理，得到通過信號功率增強微弱信號的信號矩陣和通過遠距離微弱信號增強的信號矩陣；

3）對步驟2）中得到的信號矩陣進行距離向增強，在快時間方向將其與對應增強系數相乘，得到距離向增強的信號矩陣，再進行全局歸一化得到信號矩陣；

4）利用步驟2）中得到的信號矩陣和步驟3）中得到的信號矩陣，通過模擬仿真同樣場景得到回波信號矩陣，經過局部歸一化處理得到；

5）設置一些與信號矩陣、、有關的特定約束條件，計算不同方法的融合系數、；

6）對融合系數和處理過的數據進行加權得到新的數據。

進一步的，在步驟2）中具體的實施方法為：

在預處理階段，首先對原始信號矩陣R累積回波數據并計算平均值得到估計的背景回波，然后將其從原始回波矩陣R中減去，再對其用線性趨勢抑制法去除慢時間線性趨勢，得到處理后的信號矩陣；