CN102488520A - 一种用于生命信息监测的雷达生命体信息提取和处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于雷达领域，提供了一种用于生命信息监测的雷达生命体信息提取和处理系统，雷达信号经积分器和放大器后，滤除了高频干扰信号，提高了雷达信号的信噪比，再经高通滤波器、减法器和高通滤波电路，进一步消除了低频和高频干扰信号，经过主放大器和滤波器组，进一步提高了雷达信号的信噪比，分离出呼吸信号和心跳信号，呼吸信号增益控制电路和心跳信号增益控制电路可调整两路信号的幅值，呼吸信号输出电路和心跳信号输出电路用以提高两路信号的输出驱动能力，有效地从包含干扰信号的雷达信号中提取出生命信息，抑制外界强电磁波的干扰，并对生命信息的信号进行了适当的放大，还原出可靠的生命信息。

Description

一种用于生命信息监测的雷达生命体信息提取和处理系统
技术领域
本发明属于雷达领域，尤其涉及一种用于生命信息监测的雷达生命体信息提取和处理系统。
背景技术
目前，临床上对住院病人生命体征检测和监测的方法有：
(1)护士查房检测呼吸、心跳次数等；
(2)采用仪器及相应的电极等(传感器)进行接触式监测。
本发明不需护士临床，采用非接触雷达生命检测技术，对住院病人的呼吸和心跳进行监测。这不仅减小了护士的工作量，而且不干扰处于睡眠中的病人，更重要的是可以实时、连续、随时掌握病人的状况，以便及时采取相应的医疗措施。
用于临床监测的微型、微功率雷达，要求体积小巧，便于安装而又不影响病房环境，同时要求雷达发射的电磁波功率微小，对生命体不能产生任何伤害或副作用。
雷达生命探测仪在探测过程中，雷达波是以电磁波形式发射和接收的。
雷达回波信号中含有很强的干扰信号，相比之下生命信息非常微弱，淹没在干扰信号中。因此，消除干扰信号、从强干扰信号中提取出生命信号(即信号处理)是雷达生命探测仪探测生命信号的关键，也是本发明的关键之所在。
干扰信号的来源：
生命体所处环境导致的干扰：雷达生命探测仪是在建筑物、废墟等各种复杂介质上探测生命的，由于各种介质的介电常数不同，雷达波在任何两种介质表面均会产生强反射回波，这种强回波称为强回波干扰；
外界电磁波干扰：雷达波是一种电磁波，外界的电磁波作为干扰进入雷达天线形成干扰；比如电器设备、医疗仪器等均会产生电磁波干扰。
系统干扰：雷达系统内部的元器件无法克服的因素引起的干扰，称为系统干扰。
在雷达生命体信息监测系统中，生命体信息的提取和处理至关重要。用雷达非接触检测的生命信息，十分微弱，临床环境中大型仪器设备集中，电磁波干扰对雷达非接触监测影响很大，严重时可导致监测错误的结果。这就要求生命信息提取和处理电路功能模块，能有效地从干扰信号中提取出生命信息、抑制外界强电磁波干扰，还原出可靠的生命信息。
发明内容
本发明提供了一种用于生命信息监测的雷达生命体信息提取和处理系统，旨在解决现有技术用雷达非接触检测到的生命信息十分微弱，在临床环境中大型仪器设备集中时，电磁波干扰对雷达非接触监测影响很大，严重时可导致监测结果错误，不能有效地从干扰信号中提取出生命信息，抑制外界强电磁波干扰，还原出可靠的生命信息的问题。
本发明的目的在于提供一种用于生命信息监测的雷达生命体信息提取和处理系统，所述系统包括：
用于接收雷达信号，滤除所述雷达信号中的部分高频干扰信号，并对已滤除部分高频干扰信号的雷达信号进行输出的积分电路；
与所述积分电路相连接，用于接收所述积分电路输出的雷达信号，并对雷达信号进行放大的放大器；
与所述放大器相连接，用于筛选出与所述积分电路所接收雷达信号中的高频干扰信号等幅度、同相位的高频干扰信号，并对筛选出的高频干扰信号进行输出的高通滤波器；
与所述放大器及高通滤波器相连接，用于接收所述放大器输出的雷达信号及所述高通滤波器筛选出的高频干扰信号，进一步消除雷达信号中的高频干扰信号，提高雷达信号的信噪比，并对已消除高频干扰信号的雷达信号进行输出的减法器；
与所述减法器相连接，用于接收所述减法器输出的雷达信号，消除雷达信号中的低频干扰信号，并对已消除低频干扰信号的雷达信号进行输出的高通滤波电路；
与所述高通滤波电路相连接，用于接收所述高通滤波电路输出的雷达信号，对所述雷达信号进行放大，提高雷达信号的信噪比，并对放大后的雷达信号进行输出的主放大器；
与所述主放大器相连接，用于接收所述主放大器输出的雷达信号，分离出雷达信号中的呼吸信号及心跳信号，并对所述呼吸信号及心跳信号分别进行输出的滤波器组；
与所述滤波器组相连接，用于接收所述滤波器组输出的呼吸信号，对所述呼吸信号的幅值进行调整，并对所述呼吸信号进行输出的呼吸信号处理模块；
与所述滤波器组相连接，用于接收所述滤波器组输出的心跳信号，对所述心跳信号的幅值进行调整，并对所述心跳信号进行输出的心跳信号处理模块。
本发明提供的生命体信息提取和处理系统，雷达信号经积分器和放大器后，滤除了高频干扰信号，提高了雷达信号的信噪比，再经高通滤波器、减法器和高通滤波电路，进一步消除了低频和高频干扰信号，经过主放大器和滤波器组，进一步提高了雷达信号的信噪比，分离出呼吸信号和心跳信号，呼吸信号增益控制电路和心跳信号增益控制电路可调整两路信号的幅值，呼吸信号输出电路和心跳信号输出电路用以提高两路信号的输出驱动能力，有效地从包含干扰信号的雷达信号中提取出生命信息，抑制外界强电磁波的干扰，还原出可靠的生命信息。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于生命信息监测的雷达生命体信息提取和处理系统的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
图1示出了本发明实施例提供的用于生命信息监测的雷达生命体信息提取和处理系统的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。
该系统11包括：
用于接收雷达信号，滤除雷达信号中的部分高频干扰信号，并对已滤除部分高频干扰信号的雷达信号进行输出的积分电路111；
与积分电路111相连接，用于接收积分电路111输出的雷达信号，并对雷达信号进行放大的放大器112；
与放大器112相连接，用于筛选出与积分电路111所接收雷达信号中的高频干扰信号等幅度、同相位的高频干扰信号，并对筛选出的高频干扰信号进行输出的高通滤波器113；
与放大器112及高通滤波器113相连接，用于接收放大器112输出的雷达信号及高通滤波器113筛选出的高频干扰信号，进一步消除雷达信号中的高频干扰信号，提高雷达信号的信噪比，并对已消除高频干扰信号的雷达信号进行输出的减法器114；
与减法器114相连接，用于接收减法器114输出的雷达信号，消除雷达信号中的低频干扰信号，并对已消除低频干扰信号的雷达信号进行输出的高通滤波电路115；
与高通滤波电路115相连接，用于接收高通滤波电路115输出的雷达信号，对雷达信号进行放大，提高雷达信号的信噪比，并对放大后的雷达信号进行输出的主放大器116；
与主放大器116相连接，用于接收主放大器116输出的雷达信号，分离出雷达信号中的呼吸信号及心跳信号，并对呼吸信号及心跳信号分别进行输出的滤波器组117；
与滤波器组117相连接，用于接收滤波器组117输出的呼吸信号，对呼吸信号的幅值进行调整，并对呼吸信号进行输出的呼吸信号处理模块118；
与滤波器组117相连接，用于接收滤波器组117输出的心跳信号，对心跳信号的幅值进行调整，并对心跳信号进行输出的心跳信号处理模块119。
在本发明实施例中，呼吸信号处理模块118包括：
用于对呼吸信号的幅值进行调整的呼吸信号增益控制电路1181；
与呼吸信号增益控制电路1181相连接，用于提高呼吸信号的输出驱动能力，并对呼吸信号进行输出的呼吸信号输出电路1182。
在本发明实施例中，心跳信号处理模块119包括：
用于对心跳信号的幅值进行调整的心跳信号增益控制电路1191；
与心跳信号增益控制电路1191相连接，用于提高心跳信号的输出驱动能力，并对心跳信号进行输出的心跳信号输出电路1192。
在本发明实施例中，积分电路111还与雷达信号输出电路12相连接。
在本发明实施例中，该系统11还包括：
用于为系统11提供电能供应的电源电路。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，雷达信号输出电路12输出的雷达信号从引脚①送入，经积分电路111和放大器112后，滤除了高频干扰，提高了雷达信号的信噪比，再经高通滤波器113、减法器114和高通滤波电路115，进一步消除了低频干扰信号和高频干扰信号，经过主放大器116和滤波器组117，提高了雷达信号的信噪比，同时分离出呼吸信号和心跳信号，呼吸信号增益控制电路1181和心跳信号增益控制电路1191可调整两路信号的幅值，呼吸信号输出电路1182和心跳信号输出电路1192用以提高两路信号的输出驱动能力。
引脚②为雷达输出信号地：“GND”；
引脚③、⑩为空脚；
引脚④为电源VCC输入脚；
引脚⑤为电源地：“GND”；
引脚⑦和⑧为输出信号地：“GND”。
在系统11中，各电路功能及工作原理说明如下：
雷达信号输出电路12输出的雷达信号，经积分电路111电路形成滤除了部分高频干扰的连续雷达信号，再经放大器112放大，以提高信号的幅度，该雷达信号中含有呼吸信号、心跳信号和干扰信号。
由于该雷达信号中仍含有高频干扰信号，为进一步消除高频干扰信号、提高雷达信号的信噪比，经高通滤波器113筛选出与原雷达信号中的高频干扰信号等幅度、同相位的高频干扰信号，再经减法器114电路与原雷达信号相减，消除了高频干扰信号。
经高通滤波电路115消除低频干扰信号后，得到较纯正的呼吸、心跳混合信号；经主放大器116，增大信号的幅度，提升信号的信噪比。
滤波器组117用于从雷达信号中分离出呼吸信号和心跳信号，分离出的呼吸信号、心跳信号，经各自的增益控制电路和输出电路后输出，增益控制电路使输出信号的幅值控制在适当的范围内，输出电路以提高电路驱动能力而设置。
本发明实施例提供的生命体信息提取和处理系统，雷达信号经积分电路111和放大器112后，滤除了高频干扰信号，提高了雷达信噪比，再经高通滤波器113、减法器114和高通滤波电路115，进一步消除了低频和高频干扰信号，经过主放大器116和滤波器组117，进一步提高了雷达信号的信噪比，分离出呼吸信号和心跳信号，呼吸信号增益控制电路1181和心跳信号增益控制电路1191可调整两路信号的幅值，呼吸信号输出电路1182和心跳信号输出电路1192用以提高两路信号的输出驱动能力，有效地从包含干扰信号的雷达信号中提取出生命信息，抑制外界强电磁波的干扰，还原出可靠的生命信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于生命信息监测的雷达生命体信息提取和处理系统，其特征在于，所述雷达生命体信息提取和处理系统包括：
用于接收雷达信号，滤除所述雷达信号中的部分高频干扰信号，并对已滤除部分高频干扰信号的雷达信号进行输出的积分电路；
与所述积分电路相连接，用于接收所述积分电路输出的雷达信号，并对雷达信号进行放大的放大器；
与所述放大器相连接，用于筛选出与所述积分电路所接收雷达信号中的高频干扰信号等幅度、同相位的高频干扰信号，并对筛选出的高频干扰信号进行输出的高通滤波器；
与所述放大器及高通滤波器相连接，用于接收所述放大器输出的雷达信号及所述高通滤波器筛选出的高频干扰信号，进一步消除雷达信号中的高频干扰信号，提高雷达信号的信噪比，并对已消除高频干扰信号的雷达信号进行输出的减法器；
与所述减法器相连接，用于接收所述减法器输出的雷达信号，消除雷达信号中的低频干扰信号，并对已消除低频干扰信号的雷达信号进行输出的高通滤波电路；
与所述高通滤波电路相连接，用于接收所述高通滤波电路输出的雷达信号，对所述雷达信号进行放大，提高雷达信号的信噪比，并对放大后的雷达信号进行输出的主放大器；
与所述主放大器相连接，用于接收所述主放大器输出的雷达信号，分离出雷达信号中的呼吸信号及心跳信号，并对所述呼吸信号及心跳信号分别进行输出的滤波器组；
与所述滤波器组相连接，用于接收所述滤波器组输出的呼吸信号，对所述呼吸信号的幅值进行调整，并对所述呼吸信号进行输出的呼吸信号处理模块；
与所述滤波器组相连接，用于接收所述滤波器组输出的心跳信号，对所述心跳信号的幅值进行调整，并对所述心跳信号进行输出的心跳信号处理模块。
2.如权利要求1所述的雷达生命体信息提取和处理系统，其特征在于，所述呼吸信号处理模块包括：
用于对呼吸信号的幅值进行调整的呼吸信号增益控制电路；
与所述呼吸信号增益控制电路相连接，用于提高呼吸信号的输出驱动能力，并对所述呼吸信号进行输出的呼吸信号输出电路。
3.如权利要求1所述的雷达生命体信息提取和处理系统，其特征在于，所述心跳信号处理模块包括：
用于对心跳信号的幅值进行调整的心跳信号增益控制电路；
与所述心跳信号增益控制电路相连接，用于提高心跳信号的输出驱动能力，并对所述心跳信号进行输出的心跳信号输出电路。
4.如权利要求1所述的雷达生命体信息提取和处理系统，其特征在于，所述积分电路还与雷达信号输出电路相连接。
5.如权利要求1所述的雷达生命体信息提取和处理系统，其特征在于，所述系统还包括：
用于为系统提供电能供应的电源电路。
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