CN114280690A - 一种生命信号探测与获取处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种生命信号探测与获取处理系统，包括移动载体探测终端、主机控制终端和供电模块，移动载体探测终端与主机控制终端无线网络连接，供电模块提供系统供电；本发明利用多种探测方式的配合使用，可以更大程度的获取生命信息，并同时探测生命体的生命信息和位置信息，实现简单，提高了生命探索效率，通过第一滤波单元和第二滤波单元对生命信号进行两次滤波去噪，抑制了高频干扰，使该系统具备较强的抗干扰能力，通过对生命体的状态特征以及生命体位置信息进行分析，并进行合理的救援人力配置和物力资源分配，使生命探索过程更为智能化，且不易受环境噪音、温度、光线等恶劣灾害环境因素影响，具有良好的障碍物穿透能力。
Description
技术领域
本发明涉及恶劣环境中生命信号探测技术领域，尤其涉及一种生命信号探测与获取处理系统。
背景技术
自然灾害是指给人类生存带来危害或损害人类生活环境的自然现象。人为灾害指主要由人为因素引发的灾害，主要包括自然资源衰竭灾害、环境污染灾害、火灾、交通灾害、人口过剩灾害及核灾害。自然灾害和人为灾难的发生常带有毁灭性的破坏力，如交通事故、房屋坍塌、桥梁断裂等，为救援工作带来极大考验，由于生命的脆弱，在灾害发生后的第一时间升生命进行探测搜救显得尤为重要。
恶劣的灾害环境往往会严重阻碍救援工作的开展，甚至对施救者生命构成威胁，现有的生命探测搜救的方式容易受到灾害现场恶劣环境的影响，导致探测精度受到影响，从而降低了生命救援的效率，且不能在探测生命信息的同时确定生命特征的位置信息，从而不能给救援过程中的人力分配和物资调控提供有效依据，进而不利于得出高效的救援决策，给灾害现场的救援工作带来困难，因此，本发明提出一种生命信号探测与获取处理系统以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种生命信号探测与获取处理系统，该系统通过多种探测方式的配合使用，可以更大程度的获取生命信息，并同时探测生命体的生命信息和位置信息，实现简单，提高了生命探索效率，通过第一滤波单元和第二滤波单元对生命信号进行两次滤波去噪，不易受环境噪音、温度、光线等恶劣灾害环境因素影响，具有良好的障碍物穿透能力，受环境因素干扰较小，具有巨大的应用前景。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种生命信号探测与获取处理系统，包括移动载体探测终端、主机控制终端和供电模块，所述移动载体探测终端与主机控制终端无线网络连接，所述供电模块提供系统供电，所述移动载体探测终端包括探测生命信号的生命探测模块、确定生命体位置的位置计算模块、向主机控制终端提供移动载体探测终端位置信息的终端定位模块和将生命信息发送至主机控制终端的信息发送模块，所述生命探测模块包括音频探测单元、红外探测单元和雷达探测单元，所述主机控制终端包括与信息发送模块无线连接的信息接收模块、用于对生命信号进行处理分析的生命信号分析模块、用于系统控制的中央处理器和用于人机交互的显示单元，所述生命信号分析模块包括第一滤波单元、第二滤波单元和信号分析单元，所述中央处理器包括用于计算生命信号分析结果的数据分析单元、用于配置救援人力的人力调配单元的和用于分配物力资源的资源调控单元。
进一步改进在于：所述音频探测单元、红外探测单元和雷达探测单元根据生命探索现场的实际情况选择使用，所述音频探测单元通过高敏感度传感器探头对生命体发出的音频声波信号进行检测并将检测数据经信号发送模块发送至主机控制终端，所述红外探测单元通过红外探测器和光学成像物镜将红外辐射能转换成电信号，经处理后成像并在显示单元上显示。
进一步改进在于：所述雷达探测单元通过探测信号探测生命体，并根据探测信号的回波信号上产生的时域多普勒效应来分析判断有无生命体存在，所述位置计算模块获取雷达探测单元探测过程中探测信号的往返时间，并根据探测信号的传播速度以及起始点计算出生命体位置信息。
进一步改进在于：所述雷达探测单元上集成有发射天线和接收天线，所述发射天线向空间中辐射探测信号，所述接收天线接收空间中的反射回波信号，所述发射天线和接收天线的工作频段均覆盖2.2GHz-2.6GHz。
进一步改进在于：所述第一滤波单元根据生命信号的频域特征，通过FIR滤波的方法将生命信号中的高频干扰去除，得到初次滤波的生命信号，所述第一滤波单元中滤波器的采样频率为1000Hz，通带截止频率为2Hz，阻带截止频率从5Hz开始，在通带内波动不超过5％，在阻带内衰减大于40dB。
进一步改进在于：所述第二滤波单元使用小波去噪方法对初次滤波的生命信号进行提取，并将生命信号分解成不同小波系数的频率通道，再对小波系数设置阈值，若小波系数大于该阈值，则为噪声系数，将其置零，然后进行小波重构，得到光滑的生命信号。
进一步改进在于：所述信号分析单元利用傅里叶变换对经过第一滤波单元和第二滤波单元滤波后的生命信号进行频谱分析，得到生命信号的频谱图，再根据频谱图中峰值对应的频率分析生命体的状态特征。
进一步改进在于：所述中央处理器通过数据分析单元对信号分析单元分析出的生命体的状态特征以及位置计算模块计算出的生命体位置信息进行分析，并根据分析结果驱动人力调配单元和资源调控单元进行合理的救援人力配置和物力资源分配。
进一步改进在于：所述供电模块包括移动电源、蓄电池和太阳能光伏板，所述移动电源装载在移动载体探测终端上并为通过太阳能光伏板充电，所述蓄电池装载在主机控制终端上并与市电电路连接。
本发明的有益效果为：本发明利用移动载体探测终端中的生命探测模块对灾害现场的生命信号进行音频探测、红外探测和雷达探测，并通过位置计算模块计算出生命体位置信息，多种探测方式的配合使用，可以更大程度的获取生命信息，并同时探测生命体的生命信息和位置信息，实现简单，提高了生命探索效率，通过第一滤波单元和第二滤波单元对生命信号进行两次滤波去噪，去除了生命信号时序波形中的毛刺，抑制了高频干扰，使该系统具备较强的抗干扰能力，通过对生命体的状态特征以及生命体位置信息进行分析，并进行合理的救援人力配置和物力资源分配，使生命探索过程更为智能化，相比现有的一些生命探索搜救的方式，本发明不易受环境噪音、温度、光线等恶劣灾害环境因素影响，具有良好的障碍物穿透能力，受环境因素干扰较小，具有巨大的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
参见图1，本实施例提供了一种生命信号探测与获取处理系统，包括移动载体探测终端、主机控制终端和供电模块，移动载体探测终端与主机控制终端无线网络连接，供电模块提供系统供电，移动载体探测终端包括探测生命信号的生命探测模块、确定生命体位置的位置计算模块、向主机控制终端提供移动载体探测终端位置信息的终端定位模块和将生命信息发送至主机控制终端的信息发送模块，生命探测模块包括音频探测单元、红外探测单元和雷达探测单元，主机控制终端包括与信息发送模块无线连接的信息接收模块、用于对生命信号进行处理分析的生命信号分析模块、用于系统控制的中央处理器和用于人机交互的显示单元，生命信号分析模块包括第一滤波单元、第二滤波单元和信号分析单元，中央处理器包括用于计算生命信号分析结果的数据分析单元、用于配置救援人力的人力调配单元的和用于分配物力资源的资源调控单元，先利用生命探测模块对灾害现场进行生命信号进行探测采集并发送至主机控制终端，主机控制终端接收到生命信号时，先通过生命信号分析模块其进行滤波去噪并分析生命体的状态特征，再数据分析单元对生命体的状态特征以及生命体位置信息进行分析，并根据分析结果驱动人力调配单元和资源调控单元进行合理的救援人力配置和物力资源分配，实现灾害现场的生命的智能探索和高效救援。
音频探测单元、红外探测单元和雷达探测单元根据生命探索现场的实际情况选择使用，音频探测单元通过高敏感度传感器探头对生命体发出的音频声波信号进行检测并将检测数据经信号发送模块发送至主机控制终端，红外探测单元通过红外探测器和光学成像物镜将红外辐射能转换成电信号，经处理后成像并在显示单元上显示，通过不同的探索方式，提高了生命探索效率，且可以适应不同的灾害环境。
雷达探测单元通过探测信号探测生命体，并根据探测信号的回波信号上产生的时域多普勒效应来分析判断有无生命体存在，位置计算模块获取雷达探测单元探测过程中探测信号的往返时间，并根据探测信号的传播速度以及起始点计算出生命体位置信息，通过计算出生命体的位置信息，为后续生命救援工作带来便捷。
雷达探测单元上集成有发射天线和接收天线，发射天线向空间中辐射探测信号，接收天线接收空间中的反射回波信号，发射天线和接收天线的工作频段均覆盖2.2GHz-2.6GHz，通过在雷达探测单元上集成发射天线和接收天线，提高了探测信号的发送和接收效率。
第一滤波单元根据生命信号的频域特征，通过FIR滤波的方法将生命信号中的高频干扰去除，得到初次滤波的生命信号，第一滤波单元中滤波器的采样频率为1000Hz，通带截止频率为2Hz，阻带截止频率从5Hz开始，在通带内波动不超过5％，在阻带内衰减大于40dB，通过对生命信号的初次滤波处理，极大程度上去除了生命信号中的干扰。
第二滤波单元使用小波去噪方法对初次滤波的生命信号进行提取，并将生命信号分解成不同小波系数的频率通道，再对小波系数设置阈值，若小波系数大于该阈值，则为噪声系数，将其置零，然后进行小波重构，得到光滑的生命信号，通过对生命信号的二次滤波处理，使生命信号更为清晰，从而便于分析。
信号分析单元利用傅里叶变换对经过第一滤波单元和第二滤波单元滤波后的生命信号进行频谱分析，得到生命信号的频谱图，再根据频谱图中峰值对应的频率分析生命体的状态特征，通过对生命信号的频谱分析，便于得出生命体的状态特征。
中央处理器通过数据分析单元对信号分析单元分析出的生命体的状态特征以及位置计算模块计算出的生命体位置信息进行分析，并根据分析结果驱动人力调配单元和资源调控单元进行合理的救援人力配置和物力资源分配，通过合理配置人力和物力资源，提高了灾害现场生命体的探索搜救效率。
供电模块包括移动电源、蓄电池和太阳能光伏板，移动电源装载在移动载体探测终端上并为通过太阳能光伏板充电，基于移动载体探测终端的移动性为其设置移动电源，使供电更为便携，蓄电池装载在主机控制终端上并与市电电路连接，使主机控制终端得到更稳定的供电。
实施例二
本实施例提供了一种生命信号探测与获取处理系统，其生命探测模块上还搭载有图像探测单元、图像传输单元、图像处理单元，当灾害现场光照度达到要求时，利用图像探测单元通过高清摄像头对灾害废墟现场进行可见光图像采集，再通过图像处理单元对采集的可见光图像进行图像增强处理，以提高图像的现场环境成像的信噪比，最后图像传输单元对增强处理后的可见光图像进行A/D转换并通过信息发送模块传输至图像主机控制终端，在生命探测模块具备音频探测、红外探测和雷达探测的同时再搭载图像探测，进一步丰富了生命探测方式，并通过对可见光图像的增强处理和A/D转换，使用户可以获取更加清晰的探测图像。
该生命信号探测与获取处理系统使用时，先利用移动载体探测终端中的生命探测模块对灾害现场进行音频探测、红外探测和雷达探测，其中红外探测的成像图通过信息发送模块发送至显示单元供用户观看，而音频探测和雷达探测得到的生命信号则通过信息发送模块发送至主机控制终端，同时位置计算模块将依据雷达探测计算出的生命体位置信息发送至中央处理器的数据分析单元，主机控制终端接收到生命信号时，先通过第一滤波单元和第二滤波单元对其进行滤波去噪，再通过信号分析单元根据生命信号分析生命体的状态特征，最后由数据分析单元对生命体的状态特征以及生命体位置信息进行分析，并根据分析结果驱动人力调配单元和资源调控单元进行合理的救援人力配置和物力资源分配，实现灾害现场的生命探索和救援。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种生命信号探测与获取处理系统，其特征在于：包括移动载体探测终端、主机控制终端和供电模块，所述移动载体探测终端与主机控制终端无线网络连接，所述供电模块提供系统供电，所述移动载体探测终端包括探测生命信号的生命探测模块、确定生命体位置的位置计算模块、向主机控制终端提供移动载体探测终端位置信息的终端定位模块和将生命信息发送至主机控制终端的信息发送模块，所述生命探测模块包括音频探测单元、红外探测单元和雷达探测单元，所述主机控制终端包括与信息发送模块无线连接的信息接收模块、用于对生命信号进行处理分析的生命信号分析模块、用于系统控制的中央处理器和用于人机交互的显示单元，所述生命信号分析模块包括第一滤波单元、第二滤波单元和信号分析单元，所述中央处理器包括用于计算生命信号分析结果的数据分析单元、用于配置救援人力的人力调配单元的和用于分配物力资源的资源调控单元。
2.根据权利要求1所述的一种生命信号探测与获取处理系统，其特征在于：所述音频探测单元、红外探测单元和雷达探测单元根据生命探索现场的实际情况选择使用，所述音频探测单元通过高敏感度传感器探头对生命体发出的音频声波信号进行检测并将检测数据经信号发送模块发送至主机控制终端，所述红外探测单元通过红外探测器和光学成像物镜将红外辐射能转换成电信号，经处理后成像并在显示单元上显示。
3.根据权利要求1所述的一种生命信号探测与获取处理系统，其特征在于：所述雷达探测单元通过探测信号探测生命体，并根据探测信号的回波信号上产生的时域多普勒效应来分析判断有无生命体存在，所述位置计算模块获取雷达探测单元探测过程中探测信号的往返时间，并根据探测信号的传播速度以及起始点计算出生命体位置信息。
4.根据权利要求1所述的一种生命信号探测与获取处理系统，其特征在于：所述雷达探测单元上集成有发射天线和接收天线，所述发射天线向空间中辐射探测信号，所述接收天线接收空间中的反射回波信号，所述发射天线和接收天线的工作频段均覆盖2.2GHz-2.6GHz。
5.根据权利要求1所述的一种生命信号探测与获取处理系统，其特征在于：所述第一滤波单元根据生命信号的频域特征，通过FIR滤波的方法将生命信号中的高频干扰去除，得到初次滤波的生命信号，所述第一滤波单元中滤波器的采样频率为1000Hz，通带截止频率为2Hz，阻带截止频率从5Hz开始，在通带内波动不超过5％，在阻带内衰减大于40dB。
6.根据权利要求1所述的一种生命信号探测与获取处理系统，其特征在于：所述第二滤波单元使用小波去噪方法对初次滤波的生命信号进行提取，并将生命信号分解成不同小波系数的频率通道，再对小波系数设置阈值，若小波系数大于该阈值，则为噪声系数，将其置零，然后进行小波重构，得到光滑的生命信号。
7.根据权利要求1所述的一种生命信号探测与获取处理系统，其特征在于：所述信号分析单元利用傅里叶变换对经过第一滤波单元和第二滤波单元滤波后的生命信号进行频谱分析，得到生命信号的频谱图，再根据频谱图中峰值对应的频率分析生命体的状态特征。
8.根据权利要求1所述的一种生命信号探测与获取处理系统，其特征在于：所述中央处理器通过数据分析单元对信号分析单元分析出的生命体的状态特征以及位置计算模块计算出的生命体位置信息进行分析，并根据分析结果驱动人力调配单元和资源调控单元进行合理的救援人力配置和物力资源分配。
9.根据权利要求1所述的一种生命信号探测与获取处理系统，其特征在于：所述供电模块包括移动电源、蓄电池和太阳能光伏板，所述移动电源装载在移动载体探测终端上并为通过太阳能光伏板充电，所述蓄电池装载在主机控制终端上并与市电电路连接。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220405 |