CN104434059A - 一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，通过设置利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的系统，将该系统的发射天线、接收天线设置在被测生命体等距离的位置，对被测生命体的检测信号进行采样；对采样的检测信号进行两次时频变换后，进行时间加权后提取被测生命体的运动频率信号、呼吸信号及心跳信号。本发明提供的利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，探测灵敏度高于现有技术中的微波探测，同时采用该方法进行探测能够得到的生命体征数据更精密、更准确；使得该方法能够广泛应用于医学、救援、安保等领域；如能够实现非接触式心跳监控、个人自动健康检测、慢性健康状况诊断、甚至地震或雪崩搜寻人员等。

Description

一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法

技术领域

本发明涉及电子医学技术领域，具体涉及一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法。

背景技术

当前国内外在太赫兹生物医学领域的大量研究，主要集中于频谱分析和医学成像。然而太赫兹波的微多普勒现象极为明显，目前尚未得到关注和应用。微多普勒现象是指目标在雷达径向运动的同时，目标或目标组成部分的振动或转动会对雷达回波的频谱产生展宽调制，在目标多普勒频率上产生边带。微多普勒现象在自然界普遍存在，如人体心跳、呼吸、行人手和腿的摆动等。利用太赫兹波提取生命体征是太赫兹技术发展的趋势，可以为生物医学域提供新的体征探测手段。太赫兹微多普勒现象的生物医学应用研究相对较少，但国外已经开始重视和大力发展太赫兹微多普勒现象的医学应用，将其应用于生命体特征探测——心跳和呼吸检测。由于太赫兹微多普勒现象明显；因此，将其应用在生命体特征探测上，可以极大地提高探测精度。

相比微波，太赫兹微多普勒效应更明显，探测灵敏度更高，太赫兹非接触式生命体征特征探测具有重要意义。太赫兹科学技术在生物医学领域的应用是一场技术变革,它将带来了更精密、更准确、更安全的检测手段,其应用潜力巨大，非接触式太赫兹生命体探测具有极高的科学价值和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，通过设置利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的系统，将该系统的发射天线、接收天线设置在被测生命体等距离的位置，对被测生命体的检测信号进行采样；对采样的检测信号进行两次时频变换后，进行时间加权后提取被测生命体的运动频率信号、呼吸信号及心跳信号。本发明提供的利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，探测灵敏度高于现有技术中的微波探测，同时采用该方法进行探测能够得到的生命体征数据更精密、更准确；使得该方法能够广泛应用于医学、救援、安保等领域，例如能够实现非接触式心跳监控、个人自动健康检测、慢性健康状况诊断、甚至地震或雪崩搜寻人员等。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的系统，其特点是，该系统包含：

第一频率综合器，

发射倍频链路部件，与所述第一频率综合器输出端连接；

发射天线，与所述发射倍频链路部件输出端连接；

接收天线，接收生命体反射信号；

第二频率综合器；

接收端本振产生部件，所述接收端本振产生部件输入端与所述第二频率综合器输出端连接；

第一混频器，所述第一混频器输入端分别与所述接收天线输出端、接收端本振产生部件输出端连接；

第二混频器，所述第二混频器输入端分别与所述第一频率综合器输出端、第二频率综合器输出端连接；

中频本振产生部件，所述中频本振产生部件的输入端与第二混频器的输出端连接；

信号处理部件，分别与第一混频器输出端、中频本振产生部件输出端连接。

优选地，所述发射倍频链路部件包含：

发射倍频链路，所述发射倍频链路输入端与所述第一频率综合器输出端连接；

所述发射倍频链路包含：多个倍频单元；所述多个倍频单元依次串联连接形成该发射倍频链路；

每个所述倍频单元包含：依次连接的第一滤波器、第一放大器及第一倍频器；

功率放大器，与所述发射倍频链路输出端连接；

第一个所述倍频单元的滤波器输入端与所述第一频率综合器输出端连接；最后一个所述倍频单元的倍频器输出端与所述功率放大器输入端连接。

优选地，所述接收端本振产生部件包含：多个倍频单元；所述多个倍频单元依次串联连接；

每个所述倍频单元包含：依次连接的第二滤波器、第二放大器及第二倍频器；

第一个所述倍频单元的滤波器输入端与所述第二频率综合器输出端连接；

最后一个所述倍频单元的倍频器输出端与所述第一混频器的输入端连接。

优选地，所述中频本振产生部件包含：

第三滤波器，所述第三滤波器输入端与所述第二混频器输出端连接；

第三放大器，与所述第三滤波器输出端连接；

第三倍频器，与所述第三放大器输出端连接；

第四放大器，与所述第三倍频器输出端连接；

第四滤波器，所述第四滤波器输入端与所述第四放大器输出端连接，该第四滤波器输出端与所述信号处理部件连接。

优选地，所述信号处理部件包含：

正交双通道处理模块，分别与所述第一混频器输出端、中频本振产生部件输出端连接；

模数转换处理模块，与所述正交双通道处理模块输出端连接；

呼吸及心跳探测信号处理模块，与所述模数转换处理模块输出端连接。

一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，其特点是，该方法包含如下步骤：

S1，建立非接触式探测生命体征的系统，并将该系统的发射天线、接收天线设置在被测生命体等距离的位置；对被测生命体的检测信号进行采样；

S2，将采样的所述检测信号与接收端本振产生部件产生的信号进行混频，通过信号处理部件的正交双通道处理模块根据中频本振产生部件的产生信号进行处理，并将经所述正交双通道处理模块处理后的信号发送至所述模数转换处理模块进行模-数转换；

S3，将所述模数转换处理模块的输出信号发送至呼吸及心跳探测信号处理模块进行第一次时频变换生成第一处理信号，并对所述第一处理信号进行第二次时频变换生成第二处理信号；

S4，将所述第二处理信号经呼吸及心跳探测信号处理模块进行时间加权后提取被测生命体的运动频率信号、呼吸信号及心跳信号。

优选地，所述步骤S1包含如下步骤：

S1.1，非接触式探测生命体征的系统的第一频率综合器输出X波段的连续波信号，该连续波信号经过发射倍频链路的多个倍频单元倍频及功率放大器放大后产生的连续波信号S_T(t)：

$S_T\left(t\right)=e^{j2\mathrm{\π}{f}_{c}t}$

其中，f_c---载频信号；

S1.2，将所述连续波信号S_T(t)通过所述发射天线发送至被测生命体；

S1.3，所述连续波信号S_T(t)经被测生命体反射后生成反射信号S_R(t)：

$S_R\left(t\right)=e^{j2\mathrm{\π}{f}_c(t-2R\left(t\right)/c)};$

R(t)＝R₀+Bsin(2πω_Bt)+Hδ(ω_Ht-τ+θ)；

R(t)---被测生命体的生命信号模型；

Bsin(2πω_Bt)---被测生命体的呼吸信号；

Hδ(ω_Ht-τ+θ)---被测生命体的心跳信号；

B---被测生命体的呼吸信号幅值；H---被测生命体的心跳信号幅值；

ω_B---被测生命体的呼吸信号频率值；ω_H---被测生命体的心跳信号频率值；

τ---心率偏移；c---光速；

a＝1/2-rω_H，r---心跳半径

R₀---雷达与被测生命体的距离；

S1.4，所述反射信号S_R(t)经所述接收天线获取。

优选地，所述步骤S2包含如下步骤：

S2.1，非接触式探测生命体征的系统的第二频率综合器产生与所述第一频率综合器相同的X波段的连续波信号，并将该X波段的连续波信号发送至所述接收端本振产生部件进行倍频，生成倍频信号G(τ)。

S2.2，第二混频器将所述倍频信号G(τ)与所述反射信号S_R(t)进行混频接收后通过所述中频本振产生部件进行倍频后发送至所述正交双通道处理模块。

S2.3，所述正交双通道处理模块同时接收所述中频本振产生部件的频率信号，并根据该频率信号对步骤S2.2生成的混频信号进行正交下变频，产生基带I/Q回波信号。

S2.4，所述基带I/Q回波信号发送至所述模数转换处理模块进行模-数转换。

优选地，所述步骤S3包含如下步骤：

S3.1，所述呼吸及心跳探测信号处理模块获取模数转换处理模块的输出信号，并对其进行短时傅里叶变换，获取第一处理信号：

$\mathrm{STF}(t,\mathrm{\ω})={\left|\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}{S}_R(t+\mathrm{\τ})G\left(\mathrm{\τ}\right)e^{-j2\mathrm{\π\ω\τ}}\mathrm{d\τ}\right|}^2;$

其中，t---时间；ω---频率；

S3.2，所述呼吸及心跳探测信号处理模块对所述第一处理信号进行加权平均：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{STF}}\left(t\right)=\frac{{\∫}_{-\∞}^{\∞}f\left(\mathrm{\ω}\right)\mathrm{STF}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{d\ω}}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}\mathrm{STF}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{d\ω}};$

其中，f(ω)---为加权函数；

S3.2，该呼吸及心跳探测信号处理模块将经加权平均处理的信号再次进行短时傅里叶变换，获得第二处理信号：

${\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}(t,\mathrm{\ω})={\left|\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}\stackrel{\‾}{\mathrm{STF}}(t+\mathrm{\τ})e^{-j2\mathrm{\π\ω\τ}}\mathrm{d\τ}\right|}^2.$

优选地，所述步骤S4具体如下步骤：

S4.1，所述呼吸及心跳探测信号处理模块对所述第二处理信号进行时间加权：

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{{\∫}_{-\∞}^{\∞}T\left(t\right){\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{dt}}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}{\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{dt}};$ 其中，T(t)---加权函数；

该呼吸及心跳探测信号处理模块对进行分析，获取其最大的三个值对应的频率值一次为：ω₁、ω₂及ω₃；

其中，被测生命体的心跳信号为ω₁、呼吸信号为ω₂及运动频率信号为ω₃。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明提供的一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的方法，利用太赫兹波对生物的生命特征进行非接触式探测，在复杂环境下，生物体的心跳和呼吸等生命信号属于微弱信号，利用本方法能够有效提取生命体的微弱信号，便于在医学、救援、安保等领域使用，例如能够实现非接触式心跳监控、个人自动健康检测、慢性健康状况诊断、甚至地震或雪崩搜寻人员等。

附图说明

图1为本发明一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的系统的整体结构示意图。

图2为本发明一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法的整体流程图。

图3a为本发明一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法的实施例示意图之一。

图3b为本发明一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法的人体呼吸信号模型。

图3c为本发明一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法的人体心跳信号模型。

图3d为本发明一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法的人体静止回波模型图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的系统，该系统包含：第一频率综合器1、发射倍频链路部件、发射天线3、接收天线4、第二频率综合器5、接收端本振产生部件6、第一混频器7、第二混频器8、中频本振产生部件9及信号处理部件10。

本实施例中，采用半导体固态源分别作为第一频率综合器1、第二频率综合器5。采用半导体固态源组合发射倍频链路部件、接收端本振产生部件6能够实现大功率高稳定度可调谐固态太赫兹源。采用型号为MC1E-FS1216-13的频率综合器作为第一频率综合器1，采用型号为MC3A-WR4.3SHM的混频器作为第一混频器7、第二混频器8

其中，发射倍频链路部件与第一频率综合器1输出端连接；发射天线3与发射倍频链路部件输出端连接。接收天线4用于接收生命体反射信号；接收端本振产生部件6输入端与第二频率综合器5输出端连接；第一混频器7输入端分别与接收天线4输出端、接收端本振产生部件6输出端连接；第二混频器8输入端分别与第一频率综合器1输出端、第二频率综合器5输出端连接；中频本振产生部件9的输入端与第二混频器8的输出端连接；信号处理部件10分别与第一混频器7输出端、中频本振产生部件9输出端连接。

其中，发射倍频链路部件包含：发射倍频链路21、功率放大器22。发射倍频链路21，发射倍频链路21输入端与第一频率综合器1输出端连接；功率放大器22与发射倍频链路21输出端连接。

发射倍频链路21包含：多个倍频单元211；多个倍频单元211依次串联连接形成该发射倍频链路21。每个倍频单元211包含：依次连接的第一滤波器2111、第一放大器2112及第一倍频器2113。

第一个倍频单元211的第一滤波器2111输入端与第一频率综合器1输出端连接；最后一个倍频单元211的第一倍频器2113输出端与功率放大器22输入端连接。

接收端本振产生部件6包含：多个倍频单元61；多个倍频单元61依次串联连接。每个倍频单元61包含：依次连接的滤波器611、第二放大器612及第二倍频器613。

第一个倍频单元61的滤波器611输入端与第二频率综合器5输出端连接；最后一个倍频单元61的第二倍频器613输出端与第一混频器7的输入端连接。

中频本振产生部件9包含：第三滤波器91、第三放大器92、第三倍频器93、第四放大器94及第四滤波器95。第三滤波器91输入端与第二混频器8输出端连接；第三放大器92与第三滤波器91输出端连接；第三倍频器93与第三放大器92输出端连接；第四放大器94与第三倍频器93输出端连接；第四滤波器95输入端与第四放大器94输出端连接，该第四滤波器95输出端与信号处理部件10连接。

信号处理部件10包含：正交双通道处理模块101、模数转换处理模块102及呼吸及心跳探测信号处理模块103。正交双通道处理模块101分别与第一混频器7输出端、中频本振产生部件9输出端连接；模数转换处理模块102与正交双通道处理模块101输出端连接；呼吸及心跳探测信号处理模块103与模数转换处理模块102输出端连接。

本实施例中，正交双通道处理模块101型号为ADL5380的，模数转换处理模块102型号为AD9642及呼吸及心跳探测信号处理模块103型号为XC7K325T-1FFG676CES9909。

如图2所示，一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，该方法包含如下步骤：

S1，建立非接触式探测生命体征的系统，并将该系统的发射天线3、接收天线4设置在被测生命体等距离的位置；对被测生命体的检测信号进行采样。该步骤S1包含如下步骤：

S1.1，非接触式探测生命体征的系统的第一频率综合器1输出X波段的连续波信号，该连续波信号经过发射倍频链路21的多个倍频单元211倍频及功率放大器22放大后产生的连续波信号S_T(t)：

$S_T\left(t\right)=e^{j2\mathrm{\π}{f}_{c}t};---\left(1\right)$

其中，f_c---载频信号。

本实施例中，非接触式探测生命体征的系统的发射天线3、接收天线4设置在被测生命体等距离的位置，当被测生命体与该系统相距一定距离时，被测生命体视为点目标，那么系统的发射信号S_T(t)由发射倍频链路21产生。

本实施例中，由第一频率综合器1输出X波段的连续波信号经发射倍频链路21倍频及功率放大器22放大后，产生中心频率为0.22THz的太赫兹信号S_T(t)。

S1.2，将连续波信号S_T(t)通过发射天线3发送至被测生命体。

S1.3，连续波信号S_T(t)经被测生命体反射后生成反射信号S_R(t)：

本实施例中，由于呼吸是由胸腔扩张与收缩实现的，将呼吸生命信号视为正弦震动；人体心脏像压力泵，把血液从心脏出发，通过血管传向身体的各个组织器官。参照ECG信号图，心跳生命信号类似脉冲，是周期性信号，该发明将心跳生命信号模型视为脉冲信号。因此基于上述假设基础，建立如下心跳和呼吸的生命信号模型：

R(t)＝R₀+Bsin(2πω_Bt)+Hδ(ω_Ht-τ+θ)；   (3)

R(t)---被测生命体的生命信号模型；

Bsin(2πω_Bt)---被测生命体的呼吸信号；

Hδ(ω_Ht-τ+θ)---被测生命体的心跳信号；

B---被测生命体的呼吸信号幅值；H---被测生命体的心跳信号幅值；

ω_B---被测生命体的呼吸信号频率值；ω_H---被测生命体的心跳信号频率值；

τ---心率偏移；

a＝1/2-rω_H，r---心跳半径

R₀---雷达与被测生命体的距离。

本实施例中，由于光速远大于被测生命体目标的移动速度，因此本发明是基于停走模式的假设。

S1.4，反射信号S_R(t)经接收天线4获取。

本实施例中，该太赫兹源信号通过波导连接至喇叭馈源，并由馈源喇叭向天线系统辐射。该太赫兹源信号经过生物体反射后经过接收天线4将能量汇聚至第一混频器7。

S2，将采样的检测信号与接收端本振产生部件6产生的信号通过第一混频器7进行混频，通过信号处理部件10的正交双通道处理模块101根据中频本振产生部件9的产生信号进行处理，并将经正交双通道处理模块101处理后的信号发送至模数转换处理模块102进行模-数转换。

本实施例中，非接触式探测生命体征的系统向被测生命体发射信号，经被测生命体反射，由接收天线4收集，收到的信号和接收端本振产生部件6进行混频解调，去掉载频f_c，混频输出的雷达回波S_MR(t)：

$S_{\mathrm{MR}}\left(t\right)=S_R\left(t\right)\·e^{-j2\mathrm{\π}{f}_{c}t}=e^{-j2\mathrm{\π}\left({2\mathrm{\λ}}^{-1}R\left(t\right)\right)};---\left(5\right)$

其中，λ＝c/f_c，为信号波长。

则经解调后得到的被测生命体目标回波S_生物体(t)：

则被测生命体的多普勒信息息f_Doppler：

$f_{\mathrm{Doppler}}=\frac{d}{\mathrm{dt}}\left({2\mathrm{\λ}}^{-1}R\left(t\right)\right)=\frac{2}{\mathrm{\λ}}\frac{\mathrm{dR}\left(t\right)}{\mathrm{dt}};---\left(6\right)$

其中，dR(t)/dt为生物体目标相对于雷达的径向速度。本发明通过提取任意时刻回波的频率，进而获得目标速度。考虑目标静止，dR(t)/dt则由于呼吸、心跳决定，对周期的速度信息进行时频分析，最后获得心跳呼吸的频率。

该步骤S2包含如下步骤：

S2.1，非接触式探测生命体征的系统的第二频率综合器5产生与第一频率综合器1相同的X波段的连续波信号，并将该X波段的连续波信号发送至接收端本振产生部件6进行倍频，生成倍频信号G(τ)。

S2.2，第二混频器8将倍频信号G(τ)与反射信号S_R(t)进行混频接收后通过所述中频本振产生部件9进行倍频后发送至正交双通道处理模块101。

S2.3，正交双通道处理模块101同时接收中频本振产生部件9的频率信号，并根据该频率信号对步骤S2.2生成的混频信号进行正交下变频，产生基带I/Q回波信号。

S2.4，基带I/Q回波信号发送至模数转换处理模块102进行模-数转换。

S3，将模数转换处理模块102的输出信号发送至呼吸及心跳探测信号处理模块103进行第一次时频变换生成第一处理信号，并对第一处理信号进行第二次时频变换生成第二处理信号。该步骤S3包含如下步骤：

S3.1，呼吸及心跳探测信号处理模块103获取模数转换处理模块102的输出信号，并对其进行短时傅里叶变换，获取第一处理信号：

$\mathrm{STF}(t,\mathrm{\ω})={\left|\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}{S}_R(t+\mathrm{\τ})G\left(\mathrm{\τ}\right)e^{-j2\mathrm{\π\ω\τ}}\mathrm{d\τ}\right|}^2;---\left(7\right)$

其中，t---时间；ω---频率。

S3.2，呼吸及心跳探测信号处理模块103对第一处理信号进行加权平均：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{STF}}\left(t\right)=\frac{{\∫}_{-\∞}^{\∞}f\left(\mathrm{\ω}\right)\mathrm{STF}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{d\ω}}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}\mathrm{STF}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{d\ω}};---\left(8\right)$

其中，f(ω)---为加权函数。

本实施例中，加权函数f(ω)可以是简单的频率ω，也可以是复杂的加权函数。

S3.2，该呼吸及心跳探测信号处理模块103将经加权平均处理的信号再次进行短时傅里叶变换，获得第二处理信号：

${\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}(t,\mathrm{\ω})={\left|\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}\stackrel{\‾}{\mathrm{STF}}(t+\mathrm{\τ})e^{-j2\mathrm{\π\ω\τ}}\mathrm{d\τ}\right|}^2.---\left(9\right)$

S4，将第二处理信号经呼吸及心跳探测信号处理模块103进行时间加权后提取被测生命体的运动频率信号、呼吸信号及心跳信号。该步骤S4具体如下步骤：

S4.1，呼吸及心跳探测信号处理模块103对第二处理信号进行时间加权：

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{{\∫}_{-\∞}^{\∞}T\left(t\right){\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{dt}}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}{\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{dt}};---\left(10\right)$

其中，T(t)---加权函数。

该呼吸及心跳探测信号处理模块103对进行分析，获取其最大的三个值对应的频率值一次为：ω₁、ω₂及ω₃。

其中，被测生命体的心跳信号为ω₁、呼吸信号为ω₂及运动频率信号为ω₃。

如图3a所示，本实施例中，被测生命体为人体。利用本发明方法，根据式(3)提供的参数进行仿真。

如图3b-图3d为根据如图3a的参数进行仿真的仿真结果，可知，提取到的呼吸频率为0.25Hz，心跳频率为1Hz；由于被测生命体处于静止状态，则运动频率为0。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的系统，其特征在于，该系统包含：

第一频率综合器(1)，

发射倍频链路部件，与所述第一频率综合器(1)输出端连接；

发射天线(3)，与所述发射倍频链路部件输出端连接；

接收天线(4)，接收生命体反射信号；

第二频率综合器(5)；

接收端本振产生部件(6)，所述接收端本振产生部件(6)输入端与所述第二频率综合器(5)输出端连接；

第一混频器(7)，所述第一混频器(7)输入端分别与所述接收天线(4)输出端、接收端本振产生部件(6)输出端连接；

第二混频器(8)，所述第二混频器(8)输入端分别与所述第一频率综合器(1)输出端、第二频率综合器(5)输出端连接；

中频本振产生部件(9)，所述中频本振产生部件(9)的输入端与第二混频器(8)的输出端连接；

信号处理部件(10)，分别与第一混频器(7)输出端、中频本振产生部件(9)输出端连接。

2.如权利要求1所述的利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的系统，其特征在于，所述发射倍频链路部件包含：

发射倍频链路(21)，所述发射倍频链路(21)输入端与所述第一频率综合器(1)输出端连接；

所述发射倍频链路(21)包含：多个倍频单元(211)；所述多个倍频单元(211)依次串联连接形成该发射倍频链路(21)；

每个所述倍频单元(211)包含：依次连接的第一滤波器(2111)、第一放大器(2112)及第一倍频器(2113)；

功率放大器(22)，与所述发射倍频链路(21)输出端连接；

第一个所述倍频单元(211)的第一滤波器(2111)输入端与所述第一频率综合器(1)输出端连接；最后一个所述倍频单元(211)的第一倍频器(2113)输出端与所述功率放大器(22)输入端连接。

3.如权利要求1所述的利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的系统，其特征在于，所述接收端本振产生部件(6)包含：多个倍频单元(61)；所述多个倍频单元(61)依次串联连接；

每个所述倍频单元(61)包含：依次连接的第二滤波器(611)、第二放大器(612)及第二倍频器(613)；

第一个所述倍频单元(61)的第二滤波器(611)输入端与所述第二频率综合器(5)输出端连接；

最后一个所述倍频单元(61)的第二倍频器(613)输出端与所述第一混频器(7)的输入端连接。

4.如权利要求1所述的利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的系统，其特征在于，所述中频本振产生部件(9)包含：

第三滤波器(91)，所述第三滤波器(91)输入端与所述第二混频器(8)输出端连接；

第三放大器(92)，与所述第三滤波器(91)输出端连接；

第三倍频器(93)，与所述第三放大器(92)输出端连接；

第四放大器(94)，与所述第三倍频器(93)输出端连接；

第四滤波器(95)，所述第四滤波器(95)输入端与所述第四放大器(94)输出端连接，该第四滤波器(95)输出端与所述信号处理部件(10)连接。

5.如权利要求1所述的利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的系统，其特征在于，所述信号处理部件(10)包含：

正交双通道处理模块(101)，分别与所述第一混频器(7)输出端、中频本振产生部件(9)输出端连接；

模数转换处理模块(102)，与所述正交双通道处理模块(101)输出端连接；

呼吸及心跳探测信号处理模块(103)，与所述模数转换处理模块(102)输出端连接。

6.一种利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

S1，建立非接触式探测生命体征的系统，并将该系统的发射天线(3)、接收天线(4)设置在被测生命体等距离的位置；对被测生命体的检测信号进行采样；

S2，将采样的所述检测信号与接收端本振产生部件(6)产生的信号进行混频，通过信号处理部件(10)的正交双通道处理模块(101)根据中频本振产生部件(9)的产生信号进行处理，并将经所述正交双通道处理模块(101)处理后的信号发送至所述模数转换处理模块(102)进行模-数转换；

S3，将所述模数转换处理模块(102)的输出信号发送至呼吸及心跳探测信号处理模块(103)进行第一次时频变换生成第一处理信号，并对所述第一处理信号进行第二次时频变换生成第二处理信号；

S4，将所述第二处理信号经呼吸及心跳探测信号处理模块(103)进行时间加权后提取被测生命体的运动频率信号、呼吸信号及心跳信号。

7.如权利要求6所述的利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，其特征在于，所述步骤S1包含如下步骤：

S1.1，非接触式探测生命体征的系统的第一频率综合器(1)输出X波段的连续波信号，该连续波信号经过发射倍频链路(21)的多个倍频单元(211)倍频及功率放大器(22)放大后产生的连续波信号S_T(t)：

$S_T\left(t\right)=e^{j2\mathrm{\π}{f}_{c}t}$

其中，f_c---载频信号；

S1.2，将所述连续波信号S_T(t)通过所述发射天线(3)发送至被测生命体；

S1.3，所述连续波信号S_T(t)经被测生命体反射后生成反射信号S_R(t)：

$S_R\left(t\right)=e^{j2\mathrm{\π}{f}_c(t-2R\left(t\right)/c)};$

R(t)＝R₀+Bsin(2πω_Bt)+Hδ(ω_Ht-τ+θ)；

R(t)---被测生命体的生命信号模型；

Bsin(2πω_Bt)---被测生命体的呼吸信号；

Hδ(ω_Ht-τ+θ)---被测生命体的心跳信号；

B---被测生命体的呼吸信号幅值；H---被测生命体的心跳信号幅值；

ω_B---被测生命体的呼吸信号频率值；ω_H---被测生命体的心跳信号频率值；

τ---心率偏移；c---光速；

a＝1/2-rω_H，r---心跳半径

R₀---雷达与被测生命体的距离；

S1.4，所述反射信号S_R(t)经所述接收天线(4)获取。

8.如权利要求7所述的利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，其特征在于，所述步骤S2包含如下步骤：

S2.1，非接触式探测生命体征的系统的第二频率综合器(5)产生与所述第一频率综合器(1)相同的X波段的连续波信号，并将该X波段的连续波信号发送至所述接收端本振产生部件(6)进行倍频，生成倍频信号G(τ)；

S2.2，第二混频器(8)将所述倍频信号G(τ)与所述反射信号S_R(t)进行混频接收后通过所述中频本振产生部件(9)进行倍频后发送至所述正交双通道处理模块(101)；

S2.3，所述正交双通道处理模块(101)同时接收所述中频本振产生部件(9)的频率信号，并根据该频率信号对步骤S2.3生成的混频信号进行正交下变频，产生基带I/Q回波信号；

S2.4，所述基带I/Q回波信号发送至所述模数转换处理模块(102)进行模-数转换。

9.如权利要求8所述的利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，其特征在于，所述步骤S3包含如下步骤：

S3.1，所述呼吸及心跳探测信号处理模块(103)获取模数转换处理模块(102)的输出信号，并对其进行短时傅里叶变换，获取第一处理信号：

$\mathrm{STF}(t,\mathrm{\ω})={\left|\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}{S}_R(t+\mathrm{\τ})G\left(\mathrm{\τ}\right)e^{-j2\mathrm{\π\ω\τ}}\right|}^2;$

其中，t---时间；ω---频率；

S3.2，所述呼吸及心跳探测信号处理模块(103)对所述第一处理信号进行加权平均：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{STF}}\left(t\right)=\frac{{\∫}_{-\∞}^{\∞}f\left(\mathrm{\ω}\right)\mathrm{STF}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{d\ω}}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}\mathrm{STF}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{d\ω}};$

其中，f(ω)---为加权函数；

S3.2，该呼吸及心跳探测信号处理模块(103)将经加权平均处理的信号再次进行短时傅里叶变换，获得第二处理信号：

${\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}(t,\mathrm{\ω})={\left|\underset{-\∞}{\overset{\∞}{\∫}}\stackrel{\‾}{\mathrm{STF}}(t+\mathrm{\τ})e^{-j2\mathrm{\π\ω\τ}}\mathrm{d\τ}\right|}^2.$

10.如权利要求9所述的利用太赫兹波进行非接触式探测生命体征的探测方法，其特征在于，所述步骤S4具体如下步骤：

S4.1，所述呼吸及心跳探测信号处理模块(103)对所述第二处理信号进行时间加权：

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}}\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{{\∫}_{-\∞}^{\∞}T\left(t\right){\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{dt}}{{\∫}_{-\∞}^{\∞}{\mathrm{STF}}_{\mathrm{next}}(t,\mathrm{\ω})\mathrm{dt}};$ 其中，T(t)---加权函数；

该呼吸及心跳探测信号处理模块(103)对进行分析，获取其最大的三个值对应的频率值一次为：ω₁、ω₂及ω₃；

其中，被测生命体的心跳信号为ω₁、呼吸信号为ω₂及运动频率信号为ω₃。