CN102961165A - 一种基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪 - Google Patents

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CN2012105214046A
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王健琪
李盛
吕昊
荆西京
张杨
路国华
薛慧君
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Fourth Military Medical University FMMU
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Fourth Military Medical University FMMU
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Abstract

本发明公开了一种基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪，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呼吸信号调制器的输入端相连，呼吸信号调制器的输出端与音频播放器相连接。将超宽带生物雷达获取的可能的人类呼吸信号经过进一步的调幅或调频，然后通过音频播放器播放出来，通过实时监听，利用人类听觉高分辨能力，判断是否是人类的生命信息（呼吸）存在。本发明突破传统雷达式生命探测仪对对生命参数波形识别的局限性，可提高生命探测的准确性，具有广阔的应用前景。

Description

一种基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪
技术领域
本发明属于生命信息获取与探测领域，特别涉及一种非接触式的基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪。
背景技术
超宽带(ultrawideBand，UWB)雷达由于具有多种优越性能，如高距离分辨率、强穿透能力、较好的抗动目标干扰能力和适宜于近距离探测等优点，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诸多应用。作为一种生物传感器，它突破了传统接触式生命信息检测技术的局限，在生物医学工程领域得到了广泛的应用，典型的应用就是基于超宽带雷达的生命探测仪。
在超宽带雷达生命探测仪所探测到的生命参数中，人们主要关心探测对象的呼吸信号。目前对呼吸信号的获取主要是采用数字信号处理的方法将对生命体探测的回波信号进行呼吸信号分离，之后将它们在显示屏上用波形或者图形显示出来，通过人的视觉或软件算法智能识别辨别是否有生命体的存在。这种方法由于依赖人的视觉辨识能力和软件算法，因而具有一定的局限性，因此存在着误判、漏判的可能性。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突破采用波形或图形进行生命参数识别的局限的基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪。
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呼吸信号调制器的输入端相连，呼吸信号调制器的输出端与音频播放器相连接。
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1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取，其包含至少一种呼吸信号的提取算法。
所述的呼吸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30－30000Hz。
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。
本发明将人体的呼吸信号采用音频播放器播放出来，使用者通过耳机实时监听。由于人耳具有“听觉噪声掩蔽”和“多通道信息识别”的独特性质，采用本发明能够利用人耳听觉的高分辨能力来判断是否有生命信息的存在，提高对生命信息辨识的准确性。同时，这种方法还能将人的眼睛解放出来，能够在复杂和危险的环境中用眼睛观察环境的变化，同时用耳朵倾听生命信息（呼吸信号）。
本发明突破传统雷达式生命探测仪对生命参数波形识别的局限性，利用人类听觉的高分辨能力，采用“听”的方式感知被测对象的生命参数。采用这种方式有望获得采用波形、图形或算法显示或提取不出来的信息，从而获得更多的生物雷达回波信号所携带的生命信息，进一步提高生命信息探测的准确性。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
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1以及与超宽带生物雷达1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的输出端与呼吸信号调制器4的输入端相连，呼吸信号调制器4的输出端与音频播放器5相连接；
其中，超宽带生物雷达1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1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取，其包含至少一种呼吸信号的提取算法；呼吸信号调制器4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5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，包括耳机或音箱。
本发明的呼吸信号调制器4的输出端还连接有信号存储器6，其中信号存储器6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。
超宽带生物雷达产生工作频率在500MHz以上，工作带宽大于或等于其中心频率25%的超宽带雷达波，该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进行调制后反射回雷达，经同一雷达天线接收，经回波信号预处理器2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取，再对提取出来的呼吸信号进行幅度调制或频率调制，其调幅及调频信号的载波频率均在人耳的听觉范围内（30－30000Hz），但其理想载波频率在100-300Hz之间。该调制信号可由麦克风（耳机或音箱等音频播放设备）播放，也可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音频探测仪，但本发明的使用范围并不仅限于生命信息的检测。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。

Claims (9)

1.一种基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪，其特征在于：包括检测被测对象的超宽带生物雷达（1）以及与超宽带生物雷达（1）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）的输出端与呼吸信号调制器（4）的输入端相连，呼吸信号调制器（4）的输出端与音频播放器（5）相连接。
2.根据权利要求1所述的基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪，其特征在于：所述的超宽带生物雷达（1）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1所述的基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪，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（1）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1所述的基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪，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取，其包含至少一种呼吸信号的提取算法。
5.根据权利要求1所述的基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪，其特征在于：所述的呼吸信号调制器（4）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。
6.根据权利要求1所述的基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪，其特征在于：所述的音频播放器（5）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所述的基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪，其特征在于：所述的音频播放器（5）采用耳机或音箱。
8.根据权利要求1所述的基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪，其特征在于：所述的呼吸信号调制器（4）的输出端还连接有信号存储器（6）。
9.根据权利要求8所述的基于超宽带雷达的音频生命参数探测仪，其特征在于：所述的信号存储器（6）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。
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