CN112346052A - 基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于救护装置或其他安全装置技术领域,公开了一种基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统及方法,生物雷达传感器嵌入水平全向生物雷达传感器仓的四周,水平全向生物雷达传感器仓与信号分析处理仓嵌装在一起,信号分析处理仓与供电仓嵌装在一起。本发明的水平全向生命信息检测系统,简单可靠,性价比高,已形成产品,得到实际应用。本发明的水平全向生命信息非接触检测系统与单个生物雷达传感器相比较,由于4个通道生物雷达传感器指向不同,所以本发明可通过接收到生命信息相应通道的生物雷达传感器的朝向,对生命体所处方位进行辨识的功能特征。
Description
技术领域
本发明属于救护装置或其他安全装置技术领域,尤其涉及一种基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统及方法。
背景技术
目前,最接近的现有技术:单个生物雷达传感器,由于受其雷达天线方向性限制,只能检测和探测一定角度范围内的生命体信息。无法实现水平方向全覆盖检测,即360°全向检测。
综上所述,现有技术存在的问题是:目前用雷达实现全向检测使用单个生物雷达传感器,由于受其雷达天线方向性限制,只能检测和探测一定角度范围内的生命体信息,无法在水平方向进行360°全向覆盖检测。
解决上述技术问题的意义和用途:实现广域生命信息检测和监测。如:室内、室外等空间内的生命信息全方位、无死角检测、监测及预警等,或特种救生装备。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统及方法。
本发明是这样实现的,一种基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统,所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统设置有:
至少四个JC122生物雷达传感器;
生物雷达传感器嵌入水平全向生物雷达传感器仓的四周,水平全向生物雷达传感器仓与信号分析处理仓嵌装在一起,信号分析处理仓与供电仓嵌装在一起。
进一步,所述生物雷达传感器的雷达天线水平和垂直方向角;水平方向角:±46°、水平方向检测角度为92°;垂直方向角:±16°、垂直方向检测角度为32°。
进一步,每个生物雷达传感器四周及后部采取金属材料(为减轻重量,外壳材料采用碳纤维材料。为避免四个生物雷达之间相互干扰,生物雷达传感器的外壳做了屏蔽处理。本案采用铜箔材料覆裹。见图13)达到屏蔽目的,有效地避免传感器之间的相互干扰问题措施。整体金属材料,按照传感器的外形尺寸下凹加工成型。
进一步,每个生物雷达传感器采取下嵌,表面低于外框5mm。
本发明的另一目的在于提供一种基于所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法,所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法包括以下步骤:
分时工作:四个方向的生物雷达传感器分别以时间段ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4……ΔT4n+1、ΔT4n+2、ΔT4n+3、ΔT4n+4,分时工作;
四个方向上的生物雷达传感器输出信息合成及处理:四个生物雷达传感器输出信息分别为V(t)1、V(t)2、V(t)3、V(t)4,按时序合成输出信息为
V(t)=V(t)1+V(t)2+V(t)3+V(t)4。
所述分时工作包括:
第一步,单个生物雷达传感器在水平方向具有92°检测角度,使用4个生物雷达传感器四通道电路系统,分别装入四周的传感器仓内,构成90°(+2°边界交互)×4=360°水平全向生命信息检测系统。见图1、图4,图9~图13。
第二步,每个时段,只有一个通道的生物雷达传感器工作,其余三个通道的生物雷达传感器处于休眠状态。
ΔT1时段内,1号通道生物雷达传感器工作,其余2、3、4号通道的生物雷达传感器处于休眠状态;ΔT2时段内,2号通道生物雷达传感器工作,1、3、4号通道的生物雷达传感器则处于休眠状态;ΔT3时段内,3号通道生物雷达传感器工作,1、2、4号通道的生物雷达传感器则处于休眠状态;ΔT4时段内,4号通道生物雷达传感器工作,1、2、3号通道的生物雷达传感器则处于休眠状态。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法的远程救生救援的生命体信息检测系统。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法的家庭生命信息监测预警系统。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行如下步骤所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法的信息数据处理终端。
综上所述,本发明的优点及积极效果为:本发明的水平全向生命信息检测系统与其它形式的水平全向系统相比较,系统简单可靠,性价比高,已形成产品,得到实际应用。
本发明中的水平全向是指:生命信息非接触检测的水平全向,与常规全向雷达存在以下不同之处:首先,两者检测对象不同。常规全向雷达检测对象是移动物体;本发明生物雷达检测对象是生命体。其次,两者感应采集的信息不同。常规雷达检测移动物体的距离、方位和有无移动物体;生物雷达检测生命体的生命信息,以及有无生命体存在。再次,从电磁场角度讲,常规常规雷达属于远场检测;生物雷达属于超近场检测。
本发明提出了用多个“微型生物雷达传感器”,实现“水平全向生命信息非接触检测”的思想;设计、并研制了用多个“微型生物雷达传感器”构成“水平全向生命信息非接触检测”的全向系统;解决了单个“微型生物雷达传感器”无法实现全向生命体信息检测问题;解决了多个传感器同时工作相互间的干扰问题(分时工作方式、屏蔽等措施);由于4个传感器朝向不同、各自电磁波辐射覆盖区域不同,因此本发明可根据采集到生命信息的传感器朝向,来辨识生命体相对于系统的方位。
本发明的水平全向生命信息检测系统与单个生物雷达传感器和其它形式的水平全向系统相比较,由于4个通道生物雷达传感器指向不同,所以本发明通过相应软件分析具有生命体所处方位辨识功能的特征。生物雷达传感器属于新创传感器,对于水平全向生命信息检测系统及方法属于空白。本发明经过野外伞降实际测试试验,指标达到设计预期。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统结构示意图;
图2是本发明实施例提供的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法中分时工作流程图。
图3是本发明实施例提供的生物雷达传感器波束方向图;
图中:(a)水平波束方向图;(b)垂直波束方向图。
图4是本发明实施例提供的水平全向检测传感器安装仓的结构示意图。
图5是本发明实施例提供的水平全向方向图。
图6是本发明实施例提供的系统时分工作波形图。
图7是本发明实施例提供的传感器嵌入框架内安装示意图。
图中:1、水平全向生物雷达传感器仓;1-1、传感器仓铝框架;1-2、连接线矩形孔;1-3、嵌入传感器;1-4、过线孔;2、生物雷达传感器;3、信号分析处理仓;4、供电仓。
图8是本发明实施例提供的单个生物雷达传感器覆盖范围示意图。
图9是本发明实施例提供的单个JC122生物雷达传感器的外形效果图。
图10是本发明实施例提供的单个JC122生物雷达传感器的波速宽度图。
图11是本发明实施例提供的JC122生物雷达传感器置于图1和图4中的生物雷达传感器后,其排列示意图。
图12是本发明实施例提供的四个朝向的JC122生物雷达传感器构成的水平360°全向覆盖检测示意图。
图13是本发明实施例提供的生物雷达传感器屏蔽处理示意图(屏蔽处理所用铜箔材料)。
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,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
针对目前用雷达实现全向检测存在减弱了水平方向的辐射能力,降低检测灵敏度,影响水平方向的检测和探测距离;给后续消除干扰、提取生命信息增加不必要的困难;无法在水平方向进行360°全向覆盖检测的问题。本发明的水平全向生命信息检测系统与其它形式的水平全向系统相比较,系统简单可靠,性价比高。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示,本发明实施例提供的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统包括:水平全向生物雷达传感器仓1、生物雷达传感器2、信号分析处理仓3、供电仓4。
生物雷达传感器2嵌入水平全向生物雷达传感器仓1的四周,水平全向生物雷达传感器仓1与信号分析处理仓3嵌装在一起,信号分析处理仓3与供电仓4嵌装在一起。
本发明实施例提供的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法包括以下步骤:
分时工作:四个方向的生物雷达传感器分别以时间段ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4……ΔT4n+1、ΔT4n+2、ΔT4n+3、ΔT4n+4,分时工作;
四个方向上的生物雷达传感器输出信息合成及处理:四个生物雷达传感器输出信息分别为V(t)1、V(t)2、V(t)3、V(t)4,按时序合成输出信息为
V(t)=V(t)1+V(t)2+V(t)3+V(t)4。
如图2所示,所述分时工作包括:
S201:单个生物雷达传感器在水平方向具有92°检测角度,使用4个生物雷达传感器四通道电路系统,分别装入四周的传感器仓内,构成90°(+2°边界交互)×4=360°水平全向生命信息检测系统。
S202:每个时段,只有一个通道的生物雷达传感器工作,其余三个通道的生物雷达传感器处于休眠状态。
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。
本发明选用JC122H型生物雷达传感器,其雷达天线水平和垂直方向角如图3所示;H(水平方向角):±46°、水平方向检测角度为92°;V(垂直方向角):±16°、垂直方向检测角度为32°。
本发明实施例提供的水平全向生命信息检测方法:
由于单个生物雷达传感器在水平方向具有92°检测角度,使用4个生物雷达传感器四通道电路系统,分别嵌入安装在如图4所示的传感器仓的四周,构成90°(+2°)×4=360°(相邻面+1°重叠覆盖)水平全向生命信息检测系统。图5为水平全向生命信息检测系统的方向图。
本发明的系统的垂直方向检测角度由单个生物雷达传感器的方向角决定,即为32°。系统的垂直方向的检测角度比较窄,可有效抑制垂直方向大部分干扰,有利于后续生命信息提取,同时可提高系统检测灵敏度。
本发明为解决4个通道生物雷达传感器同时工作相互间电磁兼容问题,系统采取时分工作方式。时分工作波形图如图6所示。每个时段,只有一个通道的生物雷达传感器工作,其余3个通道的生物雷达传感器处于休眠状态,即:ΔT1时段内,1号通道生物雷达传感器工作,其余2、3、4号通道的生物雷达传感器处于休眠状态;ΔT2时段内,2号通道生物雷达传感器工作,1、3、4号通道的生物雷达传感器则处于休眠状态;ΔT3时段内,3号通道生物雷达传感器工作,1、2、4号通道的生物雷达传感器则处于休眠状态;ΔT4时段内,4号通道生物雷达传感器工作,1、2、3号通道的生物雷达传感器则处于休眠状态。
同时,每个生物雷达传感器四周及后部采取屏蔽措施,避免电磁波泄露而影响其它通道电路正常工作。本发明采用铝材,整体车、铣成型。
另外,每个传感器采取整体下嵌(传感器表面低于外框5mm),以避免传感器正面的直达波对其它传感器产生影响,见图7。
图8是本发明实施例提供的单个生物雷达传感器覆盖范围示意图。
如图1、图4所示,两个图中,四面“生物雷达传感器2”所指部分,即为安装JC122生物雷达传感器结构示意图。
单个JC122生物雷达传感器的外形效果图见图9。
单个JC122生物雷达传感器的波速宽度如图10所示。
图9所示的四个JC122生物雷达传感器分别内置于图1和图4所示的“2”的四个框内,四个生物雷达天线面分别朝向四个方向,构成水平全向检测方式。
JC122生物雷达传感器置于图1和图4中的“生物雷达传感器2”后,其排列示意图见图11。
四个朝向的JC122生物雷达传感器构成的水平360°全向覆盖检测示意图见图12。
本发明中,每个生物雷达传感器四周及后部采取金属材料中,为减轻重量,外壳材料采用碳纤维材料。为避免四个生物雷达之间相互干扰,生物雷达传感器的外壳做了屏蔽处理。本案采用铜箔材料覆裹。见图13。
本发明的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统与生物雷达异同:
1)、用途两者均用于“生命信息的非接触检测”。
2)、构成“水平全向生命信息检测系统”由多个“生物雷达传感器”构成。
3)、区别单个“生物雷达传感器”的电磁波辐射具有方向角度(水平和垂直方向角度,即:作用范围),对其作用范围内的生命体的生命信息可实现非接触检测,但超出该作用范围,则无法实现检测。不具备电磁波全向覆盖能力,因此不具备全向检测功能。
4)、“水平全向生命信息检测系统”的检测范围以其作用距离为半径的水平360°范围内,实现全向生命信息非接触检测。
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 (10)
1.一种基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统,其特征在于,所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统包括:
至少四个生物雷达传感器;
生物雷达传感器嵌入水平全向生物雷达传感器仓的四周,所述水平全向生物雷达传感器仓与信号分析处理仓嵌装在一起,所述信号分析处理仓与供电仓嵌装在一起。
2.如权利要求1所述的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统,其特征在于,所述生物雷达传感器的雷达天线水平和垂直方向角;水平方向角:±46°、水平方向检测角度为92°;垂直方向角:±16°、垂直方向检测角度为32°。
3.如权利要求1所述的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统,其特征在于,每个生物雷达传感器四周及后部采取铜箔材料覆裹。
4.如权利要求1所述的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统,其特征在于,每个生物雷达传感器采取下嵌,表面低于外框5mm。
5.一种基于权利要求1所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测系统的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法,其特征在于,所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法包括:
分时工作:四个方向的生物雷达传感器分别以时间段ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4……ΔT4n+1、ΔT4n+2、ΔT4n+3、ΔT4n+4,分时工作;
四个方向上的生物雷达传感器输出信息合成及处理:四个生物雷达传感器输出信息分别为V(t)1、V(t)2、V(t)3、V(t)4,按时序合成输出信息为
V(t)=V(t)1+V(t)2+V(t)3+V(t)4。
6.如权利要求5所述的基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法,其特征在于,所述分时工作进一步包括:
单个生物雷达传感器在水平方向具有92°检测角度,使用4个生物雷达传感器四通道电路系统,分别装入四周的水平全向生物雷达传感器仓内,构成90°(+2°边界交互)×4=360°水平全向生命信息检测系统;
每个时段,只有一个通道的生物雷达传感器工作,其余三个通道的生物雷达传感器处于休眠状态;
ΔT1时段内,1号通道生物雷达传感器工作,其余2、3、4号通道的生物雷达传感器处于休眠状态;ΔT2时段内,2号通道生物雷达传感器工作,1、3、4号通道的生物雷达传感器则处于休眠状态;ΔT3时段内,3号通道生物雷达传感器工作,1、2、4号通道的生物雷达传感器则处于休眠状态;ΔT4时段内,4号通道生物雷达传感器工作,1、2、3号通道的生物雷达传感器则处于休眠状态。
7.一种应用权利要求5~6任意一项所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法的远程救生救援的生命体信息检测系统。
8.一种应用权利要求5~6任意一项所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法的家庭生命信息监测预警系统。
9.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行如下步骤权利要求5~6任意一项所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法。
10.一种应用权利要求5~6任意一项所述基于多传感器的水平全向生命信息非接触检测方法的信息数据处理终端。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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