JP3877783B2 - 生命体の位置発見法およびそれを使用するマイクロ波探査機 - Google Patents

生命体の位置発見法およびそれを使用するマイクロ波探査機 Download PDF

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Description

発明の属する技術分野
この発明は、捜索および救助サービスに関し、事故および自然災害により生じる堆積の能動的探査、生命兆候すなわち呼吸、心臓鼓動および身動きを伴う人間の堆積内存在を客観的に判定するのに利用できる。
従来技術
人間の脈拍またはその呼吸数に対応する無線周波信号の変調成分の分離補償回路を使用した、電波干渉計の作動原理を利用する各種の装置は既知である。(PCT/DE95/00062, US A 4967751, DE A 4241664, IEEE TRANSACTION ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, Bd. 40, No. 4, August, 1991, NEW YORK, US. pp.747 - 750, CHUANG, CHEN, CHEN,“マイクロ波生命検知システム用自動クラッタ除去装置”)。これらの装置は非接触診断に役立つが、例えば地震、事故または雪崩により生じる堆積中の生命体の発見にも利用できる。しかし捜索ゾーンの距離的選択の不可能性および装置の操作オペレータに対する高い感度は、堆積中の生命者の発見を目的とするこうした装置利用の基本的制約になっている。
従来の生命体発見のための電子システムは、変調器、発振器を有する送信機、出力分割器、送信アンテナ、受信アンテナを有する受信機、マイクロ波受信器、前置増幅器/変調器および信号処理ユニットを含む。出力分割器の第2信号出力はマイクロ波受信器の制御入力に接続されている。ユニットの制御出力の一つは、マイクロ波受信器の制御入力に接続されている(DE A 42416164)。
この装置では、反射信号中のdc成分は増幅前にマイクロ波受信機入力で補償される。これは、補償手段により追加の雑音を導入する結果となる。変調器は、雑音領域1/f外にある、生命体により変調された信号成分の増幅可能性を与えるように働くのみである。したがって、この装置はその入力において追加の振幅および位相の雑音源を有する。これは、受信信号の最小レベルを制限し、感度を損ない、装置が生命体までの距離を決定できなくする。
無線周波(RF)信号の放射、無線周波信号の放射点で反射した無線周波信号の受信、静止した生命体の脈拍および/または呼吸数に対応して振幅および位相変調した受信信号成分の分離、生命体の探知について分離成分による判断、を含む生命体の位置発見法も既知である。(IEEE TRANSACTIONS ON BME, V.33, 7, July, 1986, KUN-MU CHEN, D. MISRA, H.R. CHUANG,“X・バンド・マイクロ波生命検知システム”)。
この方法は、静止物体から反射するマイクロ波信号を補償し、人間の生命活性の上述兆候に関連した反射信号の変化成分を反射信号の振幅および位相を放射信号のこれらの定常値と比較して分離および解析する。この方法を実現する装置の特徴は、補償を利用する根拠である。装置の送・受信アンテナの指向性ダイヤグラムのゾーン内に光不透過性障害物および他の強反射性静止体から反射したマイクロ波信号があれば、また送信機回路から受信機回路へ信号の一部が直接浸透することにより、後者へ定常の振幅および位相を伴う高い出力レベルのバックグラウンド信号が入り、受信器の増幅率の直線性範囲から逸脱し得る。他方、生命体から反射した無線周波(RF)信号は放射信号の往路および反射信号の復路により、障害物で2度減衰する。さらに信号は障害物の背後にある生命体までの距離により減衰し、この減衰は生命体までの距離の4乗に比例する。更に、生命体の生活機能に関する情報を伝える有効信号の変調成分の出力レベルは、生命体が反射する合計信号レベルの10ないし1,000倍も低い。
これらの事情から受信回路は100〜150dBまでの反射無線周波信号エネルギーの極めて大きいダイナミック帯域の伝達確保が必要になる。有効信号エネルギーのダイナミック帯域は通常90dBを越えない。従って、受信機の第1増幅器の上流でバックグラウンド信号の除去により静止物体に関するすべての無効情報を排除する必要が生じる。これはマイクロ波補償回路の導入で達成できる。補償回路は出力部でパラメータ制御により振幅がバックグラウンド信号にほぼ等しく、位相がバックグラウンド信号とは逆の補償信号を提供する。この補償信号は、受信器の入力部の受信信号と受動加算器で合わせられる。この加算器の出力部からは、受信信号およびバックグラウンド信号の出力差にほぼ等しい出力が出る。この装置の作動性能の大半は、この補償の質、その深さ、補償回路のゆらぎ、そして補償パラメータを制御する回路で定まる。
従来の方法は人間の生命活性に関連する情報を効果的に分離可能であるが、捜索・救助作業の実施に際しては可能性に制約が有る。人間の位置探索のために捜索ゾーンを距離により限定することができなく、装置を操作するオペレータの存在に極めて敏感である。これらの欠点の原因は、開口平面から最大検知距離までのアンテナ指向性ダイヤグラムのゾーンにある対象物およびアンテナの側方とオペレータが近接している後方ローブのゾーンにある対象物に関する全情報を、反射として総合する連続した時間的に変調されていないマイクロ波信号の放射にある。
捜索ゾーンの制限つまり最小および最大検知距離を予め設定することが不可能なため、捜索ゾーン近くの事故現場で作業する人びとや装置による、またオペレータ自身による干渉を招く。これは変調成分の分離のため感度が高く、極めて遠方の大気空間内にあるすべての生命に反応する、またはアンテナ指向性ダイヤグラムの側方および反対ローブがあるためオペレータに反応するほどであるからである。その上、堆積の除去および生命体の発見に際して、従来の方法では生命体の位置までの距離を決定できないので、使用する機材で生命体に外傷を加える恐れがある。
従来のマイクロ波探査機は、変調器と発振器を有する送信機、信号出力に直列接続された信号入力を有する送信アンテナと出力分割器、この送信機は変調された無線周波(RF)信号の放射が可能なように構成され、受信アンテナを有する受信機、マイクロ波受信器、前置増幅器/検波器、信号処理ユニットから成る。全てが入力に直列接続された信号出力を有し、この受信機は生命体の脈拍および/または呼吸の成分により変調された反射RF信号を受信するように構成されて、前置増幅器/検波器の出力部で上記成分の分離を行うように構成されている。出力分割器の第2信号出力はマイクロ波受信器の制御入力に接続され、変調器の第1制御出力は送信機に接続されており、変調器の第2および第3出力は前置増幅器/検波器の第1および第2制御入力に接続されている(US. A. 4958638)。
上述の技術的解決法と比較したこの従来装置の利点は、補償された増幅信号に追加の振幅および位相変動をもたらす入力部での不完全な補償を引き起こすマイクロ波受信器の高レベル機器ノイズがないので、変調成分のパラメータ決定精度が高いことであるが、この装置は非接触診断の目的に限り利用可能である。この装置では捜索ゾーンの任意選択および生命体までの距離決定は無理である。また無線周波信号による広大なスペースの調査で、そこで使用する単一チャンネル位相検知と関連して感度のデッドゾーンが存在する。
発明の要約
本発明の一つの目的は、放射および反射無線周波(RF)信号の処理が探査ゾーンの距離を選択可能にして、探査ゾーン外の他の生命体の存在についての感受性を下げそして受信信号のダイナミック・レンジを下げた、生命体を発見する方法を提供することである。
本発明の他の目的は、送信機、受信機および変調器を備えたマイクロ波探査機であって、放射RF信号をロックして、放射RF信号に対して所定の時間間隔で反射RF信号を受信し、生命体の位置までの距離および変調された成分のレベルを測定するために信号の後縁について処理して、これにより探査性能と雑音耐性を改良したマイクロ波探査機を提供することである。
上述の目的は、無線周波(RF)信号を放射し、反射RF信号をこのRF信号が放射された場所で受信し、身動きしない生命体の心拍数および/または呼吸数に対応して振幅および位相変調された、受信RF信号の成分を分離し、分離された成分に基づいて生命体の検知の判定をおこなうという各ステップを含む生命体探査方法により達成される。本発明によれば、RF信号は固定時間Ttの間放射され、反射RF信号は、信号放射の終わりと反射信号の受信開始との間に遅延τdを加えて放射RF信号の固定時間Ttと等しい継続時間の固定時間Trの間受信される。この方法はさらに、以下のステップを含む。変調成分が検出されたときに変調成分のレベルを測定し、変調成分レベルが受信された反射RF信号内の変調成分に対して減少するまで、そして反射RF信号の到着の終わりまで、反射RF信号の受信時間Trを固定時間Tt内で修正し、そして次式により生命体の位置までの距離を決定する。
D≒c(τd+Trr)/2
ここで、cはRF信号の伝播速度であり、τdはRF信号の放射の終わりと受信開始との間の遅延時間であり、Trrは変調成分レベルが減少された反射RF信号の受信時間である。この時間は反射RF信号受信の開始から反射RF信号の到着の終わりまでの時間間隔に相当する。
別の実施例においては、反射RF信号受信時間は等しい間隔に減少される、反射RF信号受信時間は、逐次近似手法を用いて修正される。RF信号は次式で決定され周波数で送信される。
ここでα= tg δ√εは減衰係数、ただし、tgδおよびεはそれぞれ周波数1GHzでの誘電損角のタンジェントおよび障害物の比誘電率の実効的部分; dは障害物の予想最大厚[m]。
上記目的は、さらに以下のマイクロ波探査機により達成される。マイクロ波探査機は、変調器、発振器を有する送信機、送信アンテナと出力分割器、これらは全て信号出力に直列接続された信号入力を有し、送信機は変調された無線周波(RF)信号の送信が可能なように構成され、受信アンテナを有する受信機、マイクロ波受信器、前置増幅器/検波器、信号処理ユニットからなる。全てが入力に直列接続された信号出力を有し、この受信機は生命体の脈拍および/または呼吸の成分により変調された反射RF信号を受信するように構成されて、前置増幅器/検波器の出力部で上記成分の分離を行うように構成されている。出力分割器の第2信号出力はマイクロ波受信器の制御入力に接続され、変調器の第1制御出力は送信機に接続されており、変調器の第2および第3出力は前置増幅器/検波器の第1および第2制御入力に接続されている。本発明では、変調器は制御パルスの継続時間を変更して固定するように調整可能である。このマイクロ波探査機は、さらに送信機内に第1パルス変調器、マイクロ波受信機内に第2パルス変調器を有する。出力分割器の第1信号出力は第1パルス変調器の信号入力および信号出力を経て送信アンテナの入力に接続されている。出力分割器の第2信号出力は第2パルス変調器の信号入力と信号出力を経てマイクロ波受信器の制御入力に接続されている。第1パルス変調器の制御入力は変調器の第1制御出力に接続されていてRF信号の放射時間を固定する。変調器は第2パルス変調器の制御入力に接続された第4制御出力を有し送信機によるRF信号放射の終わりからある遅れを持って反射RF信号を受信し、そしてマイクロ波受信機の可動時間を修正する。信号処理ユニットは変調成分レベルを測定するように構成されている。
本発明の最良の実施例においては、さらに別の装置が開示される。
本発明の目的は、放射の終了と受信の開始との間に遅延τdを持つようにRF信号の放射時間と反射RF信号受信時間とを関係付け、変調成分レベルを測定し、変調成分のレベルが減少する反射RF信号受信時間Trrを決定する。この時間Trrは反射RF信号受信の開始からその到着の終わりまでの時間に相当する。
以下、添付図面を参照して本発明の最良の実施例を説明することにより、本発明の効果や特徴が一層明確に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の一実施例の方法を実施するためのマイクロ波探査機を示す機能ブロック図。
図2は、反射されたRF信号の受信時間が減少される場合の本発明の方法を説明するタイミング図。
図3は、図2と同様の受信時間が逐次近似法により変更された場合で、反射された信号部分が受信領域のより少ない部分を占める例を示すタイミング図。
図4は、図3と同様の反射された信号部分が受信領域のより大きい部分を占める例を示すタイミング図。
図5は、2チヤンネル位相検出器を持ったマイクロ波探査機を示す機能ブロック図。
図6は、図5と同様の単一の送信/受信アンテナを持った別の実施例を示す図。
図7は、送信機内の第1パルス変調器の出力部での放射RF信号を示すタイミング図。
図8は、受信機内の第2パルス変調器の出力部でのRFクロック信号を示すタイミング図。
図9は、マイクロ波受信器の入力部で受信されたRF信号を示すタイミング図。
図10は、マイクロ波受信器の第1および第2位相検知器の出力部で検出され結合された信号を示すタイミング図。
図11は、タイミング・ユニットから第1および第3低周波位相検知器へ供給される同期信号を示すタイミング図。
図12は、図11と同様のタイミング・ユニットから第2および第4低周波位相検知器へ供給される同期信号を示す図。
図13は、低周波位相検知器ユニット内の加算器または減算器の出力部に設けられる増幅器を示す機能ブロック図。
図14は、図13と同様の2チャンネルの変形例を示す図。
図15は、図13と同様の3チャンネルの変形例を示す図。
図16は、測定ユニットを示す機能ブロック図。
好ましい実施例の説明
本発明の方法は、作用がタイミング図(図2、3、4)を参照して以下に説明される装置(図1)で実施される。送信機2は、変調器1と第1パルス変調器11の信号タイミングにより、放射時間Ttの間、RFマイクロ波信号を放射する。マイクロ波受信器8は、変調器1と第2パルス変調器12のタイミングにより、RF信号の放射開始から時間τd後に遅延τd1を持って作動可能にされる。現実には、障害物は制限的な長さを有し、放射時間Ttは次式から容易に決定できる。
Tt=2(Dmax+Dmin)/c
ここで、DmaxとDminはそれぞれ遠近の探査境界であり、cはその環境下での無線波の伝播速度である。遅延時間はτd=2Dmin/cに等しいように選択される。
第2パルス変調器12のタイミングにより、反射RF信号は時間Ttと等しい時間Trの間マイクロ波受信機8により受信される。これらTt、Trおよびτdにより、到着した結合された反射RF信号の部分はマイクロ波受信機8が時間Trの間動作可能のため、切断される(図2、3、4中、生命体から反射されたRF信号は垂直なハッチングで示される)。
受信機6内で、前置増幅器/検波器9および信号処理ユニット10のRF信号の処理結果により変調成分が検出されると、生命体までの距離は、放射信号に対する反射RF信号の到着の遅れ時間Txにより容易に決定される。しかし、到着信号の前方部分は切断されているので、この遅れ時間は放射および反射信号の終端から決定される。この目的のため、反射RF信号の受信時間Trrが決定され、この内では変調成分レベルが減少できる。この時間Trrは、反射RF信号受信開始から反射RF信号到着終了までの時間間隔に対応する(図2−4)。
時間Trrは、マイクロ波受信器6の動作時間内で許容される変調処理アルゴリズムに応じた様様な方法で測定される。反射RF信号の受信時間Trは、等しい間隔Δ(図2)で受信信号内で変調成分レベルが減少するまで減少できる。そして、Tx≒τd+T5=τd+Trr;距離D=cTx/2≒c(τd+Trr)/2である。十分な正確さを提供するため、この場合に等間隔値Δは終端測定が正確にできる範囲内で合理的で小さい値を選択すべきである。しかし、処理アルゴリズムは簡単になるけれども処理はかなり長くなる。この装置の距離決定速度は減少する。
距離Dを決定する速度を増加させるため、逐次近似手法(図3、4)により反射RF信号受信時間Trを修正することが有利である。変調成分が検出された時、受信時間Trは半分に減らされる(図3)。そして、時間T1において変調成分レベルが測定される。もし、TrとT1の変調成分レベルが同じであるのならば、さらに時間T1は半分、T2=T1/2、に減じられる。そして、周波数成分レベルが減少する時は、受信時間は、T3=(T1+T2)/2、に増加される。変調成分レベルが等しい時は時間を半減し、変調成分レベルが減少する時は変調成分レベルが一定だった最後の期間に対応する時間間隔と変調成分レベルが減少した期間に対応する時間間隔を足し合わせて得られた和を半分にする。この処理が必要な正確さを得られるまで実行される。実際には、1メートルまでの測定誤差の範囲内で距離Dに対応する時間Trrを決定するまでに、5ないし7回の測定を実行するだけで十分である。これは捜索および救助の操作の要件を遵守して、障害物から人を傷つけずに回収することができる。
上述の処理は、変調された反射信号が遠い探査ゾーンから受信された時にも実行される(図4)。T1=Tr/2で変調成分レベルが減少する時は、T2=(T1+Tr)/2で測定され、もし変調成分レベルが再び先のレベルより減少する時は、T3=(Tr+T2)/2で測定される。そして同様な処理が続けられる。この結果、本発明の方法は、本質的に、異なる距離Di、ここでiは測定ステップ、での変調成分レベルを絶えず監視して、変調成分レベル減少とその一定値との境界に対応する距離Dを決定することである。
このような測定を実行するため、変調成分レベルを高精度で決定しなければならない。多くの実験で明らかなように、変調成分の分離性能は、受信機の性能、その固有雑音レベル、放射RF信号への局所発振器チヤンネルの識別、感度等のみならず、放射RF信号の周波数にも依存する。すなわち、障害物の特性に依存して、同じ対象物の探査に対し、異なる放射周波数で同じ効率表面を持つアンテナを用いた場合は、異なる値の変調成分レベルが分離される。この結果、等しい効率表面を持つアンテナを使用して、変調成分レベルが最高値を取るこれら信号周波数の選択を可能にする関係が以下の式で近似される。
ここでα= tg δ√εは減衰係数、ただし、tgδおよびεはそれぞれ周波数1GHzでの誘電損角のタンジェントおよび障害物の有効比誘電率; dは障害物の予想最大厚[m]。
例えば自由空間中で検知される対象物までのいかなる距離においても、d = 2mの鉄筋コンクリート構造物で形成された堆積の場合、最適の発射周波数fはほぼ0.7GHzであるが、厚さd=0.5mの煉瓦壁では最適周波数fが6.2GHzとなる。
最大の発見効率に対応する周波数での操作確保のため、装置は異なる周波数範囲のために広帯域通路の送信機2および受信機6、周波数切替えまたは変更つき発振器3、および互換式送信および受信アンテナ5、7を備えてもよい。操作のための周波数は発明者が得た上述の経験的依存関係に従って、障害物の厚さおよび電気的パラメータに応じて選択する。
本発明による方法の実施のため、マイクロ波探査機(図1)は変調器1および送信機2を備える。送信機2は直列に接続した発振器3、出力分割器4、送信アンテナ5で構成する。送信機2は変調器1により変調された無線周波(RF)信号を発射できる。受信機6は直列に接続した受信アンテナ7、マイクロ波受信器8、前置増幅器/検波器9、信号処理ユニット10で構成する。出力分割器4の第2信号出力はマイクロ波受信器8の制御入力に接続し、変調器1の第1制御出力は送信機2に接続するが、変調器1の第2および第3出力はそれぞれ前置増幅器/検波器9の第1および第2制御入力に接続する。
変調器1は、制御パルスの継続時間の変更およびその固定ができるように調整可能である。装置は第1パルス変調器11および第2パルス変調器12を有する。出力分割器4の第1信号出力は第1パルス変調器11を経て送信アンテナ5の入力に接続するが、出力分割器4の第2信号出力は第2パルス変調器12を経てマイクロ波受信器8の制御入力に接続する。第1パルス変調器11の制御入力は無線周波(RF)信号の放射時間の固定のため、変調器1の第1制御出力に接続する。変調器1は第2パルス変調器12の制御入力に接続する第4制御出力を有し、送信機2による無線周波(RF)信号の放射終了に対して遅延後受信機6で反射RF信号を受信しそしてマイクロ波受信器8の動作可能時間を修正する。信号処理ユニット10は変調成分のレベル測定を行う。
受信機6の感度のデッドゾーン除去のため、2チャンネル式直角位相検知を利用してもよく、図1に示すように二つのリンクでマイクロ波受信器8から前置増幅器/検波器9を経て信号処理ユニット10に連結する。
装置(図1)の技術的な実現においては、いくつかの従来技術のユニットを使用することができるが、新しい機能エレメントの追加のため、機能構成要素間に新しい関係が与えられる。送信機2はさらに出力増幅器13(図5)を有することができ、パルス変調器11の出力は出力増幅器13を経て送信アンテナ5の入力に接続される。
サーキュレーター14(図6)がさらに付け加えられて、送信アンテナ5と受信アンテナ7(図1)を単一の送信/受信アンテナ15(図6)とすることができる。第1パルス変調器11は送信/受信アンテナ15にサーキュレータ14のサーキュレーション方向の第1ブランチと第2ブランチを介して接続される。一方、マイクロ波受信器8はサーキュレーター14の第2ブランチと第3ブランチを介して送信/受信アンテナ15に接続される。
変調器1(図5、6)は、クロック発生器16とクロック入力がクロック発生器16の出力に接続されたタイミング・ユニット17を備える。タイミング・ユニット17の出力は、それぞれ変調器1(図1)の第1、第2、第3、第4出力である。信号処理ユニット10は、測定部18と、制御部19と、表示器20とからなる。測定部18の入力は、信号処理ユニット10の入力である。測定部18の情報制御出力は制御部19の入力に接続されており、そして信号出力は表示器20の信号入力に接続されている。制御部19の第1制御出力はタイミング・ユニット17の制御入力に接続されている。一方、制御部19の第2制御出力は表示器20の制御入力に接続されている。制御部19は、個々のユニットをスイッチングし、測定部18で測定された変調成分レベルに依存し選ばれたアルゴリズムに従い、受信時間Trを変更するパラメータを指定するのに必要な全ての機能を実行する。この結果、制御部19はタイミング・ユニット17に直接接続されている。
2チャンネル式直角位相検知を構成するため、マイクロ波受信器8(図5、6)は、第1および第2位相検知器21、22、直角出力2分割器23、信号入力が受信アンテナ7に接続されるかサーキュレーター14を経て送信/受信アンテナ15に接続される同相出力2分割器24とを有する。同相出力2分割器24の第1出力は第1出力は、第1位相検知器21の第1入力に接続されており、第2出力は第2位相検知器22の第1入力に接続されている。第2パルス変調器12の出力は直角出力2分割器23の入力に接続されている。この入力はマイクロ波受信器8の制御入力である。
直角出力2分割器23の第1出力は第1位相検知器21の第2入力に接続されている。一方、第2出力は第2位相検知器22の第2入力に接続されている。
マイクロ波受信器8(図5、6)は、さらに高周波増幅器25を有し、同相出力2分割器24の信号入力は受信アンテナ7の出力に増幅器25を経て接続されている。増幅器25は通常の低雑音増幅器であってよい。
マイクロ波受信器8(図6)は、さらに出力制限器26を持ち、高周波増幅器25の信号入力は受信アンテナ7または出力制限器26を経て送受信アンテナ15の出力に接続されている。
遠距離の探査のため高い放射出力値が必要とされる場合、受信アンテナ7(図5)とこの受信アンテナ7の出力と増幅器25の入力の間に接続された出力制限器26(図5には図示せず)を備えた実施例を使用するのが有利である。
有効信号を分離するための前置増幅器/検波器9(図5、6)は、第1および第2帯域フィルタ27、28、第1および第2クロック・レート増幅器29、30、第1、第2、第3および第4低周波位相検知器31、32、33、34、第1および第2低周波増幅器35、36、加算器37および減算器38を含む。第1帯域フィルタ27の入力は、第1位相検知器21の出力に結合されている。一方、出力は第1クロック・レート増幅器29の入力に接続されている。第2帯域フィルタ28の入力は、第1位相検知器22の出力に結合されている。一方、出力は第2クロック・レート増幅器30の入力に接続されている。第1増幅器29の出力は第1および第2低周波位相検知器31、32の信号入力に接続され、第2増幅器30の出力は第3および第4低周波位相検知器33、34の信号入力に接続されている。変調器1の第2出力は、第2および第4低周波位相検知器32、34の制御入力に接続されており、変調器1の第3制御出力は、第1および第3低周波位相検知器31、33の制御入力に接続されている。変調器1の第3出力の制御クロック・レート・パルス列の位相は、第2出力のクロック・レート・パルス列のそれと比較して4分の一周期だけ移動している。第1および第4低周波位相検知器31、34の出力は減算器38の第1および第2入力に接続されている。一方、第2および第3低周波位相検知器32、33の出力は、加算器35の第1および第2入力に接続されている。加算器37の出力は第1増幅器35の入力に接続されており、減算器38の出力は第2増幅器36の入力に接続されている。第1および第2増幅器35、36の出力は信号処理ユニット10に接続されている。
装置(図5、6)の作用を以下に説明する。
変調器1は、クロック・レートF=1/Tで四つの制御パルス列を発生する。期間Tt(図7の包絡線)を有する単極列がタイミング・ユニット17の第1出力から第1パルス変調器11の制御入力に加えられる。等しい振幅とT/4(図11、12)(図7の包絡線)だけ移動された期間T/2を持つ逆極性列がタイミング・ユニット17の第2および第3出力から第1、第2、第3、第4低周波位相検知器31−34の制御入力へ図示(図11、12)の如く加えられている。第1および第3低周波位相検知器31、33の制御入力に加えられる列はT/4だけ第2および第4低周波位相検知器32、34の参照入力に加えられる列よりも先行している。第1パルス変調器の制御入力に加えられる列に比較して遅延τd1=τd+Tを持ちかつ期間Tt=Trを持つ単極列が、タイミング・ユニット17の第4出力から第2パルス変調器12の制御入力に加えられる(図8の包絡線)。クロック・レートは以下の式で表現される。
T=2Dmax/c
ここで、Dmaxは探査領域境界の最大距離である。cは電磁波の伝播速度である。
Tt=2Dps/c
ここで、Dpsは可能な検出距離であり、いつも障害物の大きさから評価される。選択された遅延時間τd=2Dmin/c(図7、8)は、操作者や障害物近辺からの信号を排除するのに必要な、受信アンテナ7の近辺のデッド領域から決定される。
Dmin<Dps<Dmax Tt<T
パルス時間Ttの第1列が第1パルス変調器11の制御入力に供給され、パルス時間送信機2内の経路を開き、RF信号Um1が放射されるようにする(図7)。異なる距離に位置する対象物から反射したRF信号Ucが、受信アンテナ7(図5)または送信/受信アンテナ15(図6)を経て高周波増幅器25に到着する。増幅されたマイクロ波信号がマイクロ波受信器8の同相出力2分割器24の信号入力に供給される。ヘテロダイン信号が、出力分割器4の第2出力から第2パルス変調器の信号入力へ供給される。第2パルス変調器12により生成された無線周波パルスUm2(図8)が、直角出力2分割器23の信号入力に供給される。同相出力2分割器24および直角出力2分割器23の両方は、それぞれの出力での信号間に90度の位相差を有する。パルス変調器12は、タイミング・ユニット17のパルス時間Ttの第2の列の制御下にあり、送信機2の経路からの無線周波数パルスUm1が終了してτd+Ttに等しい時間τd1後に局地発振経路を作動可能にする、Um2(図8)。この場合、近い領域から対応する遅延τd1*、τd2*を持って到着する反射RF信号(図9)の大部分は、図9と図10に単純にした形式で示すように、以降の処理ために供給されない。第1および第2位相検知器21、22の出力での検出され結合された信号の波形Uccは、おおよそ図10に描かれているように見える。図10は、対象物がより遠方にあればあるほど、検出された反射信号の振幅はより小さくなりその期間はより長くなる。この状況から、各信号の期間および検出された信号出力とその期間との積で定義されるそのエネルギー(面積)は対象物までの距離に直接比例するから、異なる距離にある対象物から反射され検出される信号のエネルギーのダイナミック・レンジを絞ることができる。通常の無線位置公式に基づいて、連続または短パルスの探査信号が用いられた時にこのダイナミック・レンジはおおよそ得られたダイナミック・レンジの平方根であることを容易に示すことができる。ダイナミック・レンジは、受信アンテナ5(または送信受信アンテナ15)の直近に位置する対象物から反射されるパルス信号の振幅を制限するための出力制限器26を追加することそして適切な遅延時間τdの選択により、さらに絞ることができる。出力制限器26がより遠い対象物からの反射される信号に与える影響は、信号はより長い期間とより小さい振幅を持つから、全く無視できる。従って、受信信号のダイナミック・レンジの必須的な絞込みは、受信経路に信号補償に関連するかなりの部分の部品とその制御をなくすることを可能にし、それに付随する雑音源の除去と対象物を探査する時間の減少により、装置の感度を向上できる結果を生ずる。
1チャンネル位相検知の距離依存振動性質を持つデッド・スポットを除去するために、本発明の装置は90度位相がずれた参照(ヘテロダイン)マイクロ波信号と共に2チヤンネル位相検知器を使用することができる。この場合、中心変調パルス繰り返し数Fおよび経路出力で所望の信号/雑音比に必要なバンドを持った2つの帯域フィルタ、第1帯域フィルタ27と第2帯域フィルタ28(図5、6)、がクロック信号経路内の第1および第2位相検知器21、22の低周波出力信号に直接接続されている。第1および第2帯域フィルタ27、28の出力でのパルス繰り返し数の正弦波形の振幅は、対応する検知パルスの面積とおおよそ直接に比例する。そして、信号は第1および第2クロック・レート増幅器29、30内で増幅され、第1、第2、第3および第4低周波位相検知器31−34の信号入力に対として供給される。
マイクロ波受信器8の同相出力2分割器24の出力から第1および第2位相検知器21、22の信号入力に供給される無線周波パルスは、以下のように表現できる。
c=Uc/2cos(wt+Φc)
そして、直角出力2分割器23の出力からの無線周波パルスは、以下のように表現できる。
r1=Ur/2cos(wt+Φr)
r2=Ur/2cos(wt+Φr+90°)=−Ur/2sin(wt+Φr)
ここで、wはRF信号キャリア周波数であり、
Φc、Φrは初期位相であり、
Uc、Urはパルス振幅である。
第一次の近似では、受信機の経路と局部発振器の無線周波パルスの包絡線とが重なる時間間隔のとき、位相検知器は信号乗算器であり、第1および第2位相検知器21、22は次に比例する信号を出力する。
1≒cos(wt+Φc)cos(wt+Φr)
2≒cos(wt+Φc)cos(wt+Φr+90°)
無線周波数パルスは繰り返し数Fでもって繰り返されるから、帯域フィルタ27、28によるフィルタレーションと増幅器29、30による増幅後に、後者は正弦クロック信号を出力する。
y1=Uy cos(Φr−Φc)cos(2πFt−Φy)
y2=Uy sin(Φr−Φc)cos(2πFt−Φy)
ここで、Φyは、両チャンネルでのパラメータと、図10に描かれたUcc波形を持つ検出され結合されたパルス信号のクロック周波数の第1ハーモニックの位相とが等しいと仮定すると、帯域フィルタ27、28およびクロック・レート増幅器29、30内の信号遅延位相の和である。
第1および第2増幅器29、30の出力から、信号が低周波位相検知器31−34の信号入力に供給される。第1増幅器29から、信号が第1および第2低周波位相検知器31、32の信号入力に供給される。第2増幅器30から、信号が第3および第4低周波位相検知器33、34に供給される。タイミング・ユニット17の第2および第3出力から、前述の低周波位相検知器の他の参照制御信号入力へ、図11と図12に示されるクロック周波数Fを持った逆極性のパルス列が他方へ供給される。
正弦波形uy1、uy2内の所望の情報が、変調されたパラメータUyおよびΦcとして含まれており、クロック周波数Fはこれらパラメータを変調する所望の信号の上限周波数を実質的に超えているので、これらは低周波位相検知器31−34で、増幅器29、30の出力における第1クロック周波数高調波信号とタイミング・ユニット17の出力における参照信号とを掛け合わせ、低周波数フィルタレーションを行うことで、分離される。
参照信号は以下の式で表現される:
第2および第4低周波位相検知器32、34の制御入力において、
o1=Uo cos(2πFt)
第1および第3低周波位相検知器の制御入力において、
o1=Uo cos[2πF(t−T/4)]
低周波位相検知器31−34の出力での信号は、以下の式で得られる。
第1低周波位相検知器31の出力では、
d1=kUy cos(Φr−Φc)cos(2πFt−Φy)Uo cos(2πFt)=kUoUy cos(Φr−Φc)cosΦy
第2低周波位相検知器32の出力では、
d2=kUy cos(Φr−Φc)cos(2πFt−Φy)Uo cos[2πF(t−T/4)]=kUoUy cos(Φr−Φc)sinΦy
第3低周波位相検知器33の出力では、
d3=−kUy sin(Φr−Φc)cos(2πFt−Φy)Uo cos(2πFt)=−kUoUy sin(Φr−Φc)cosΦy
第4低周波位相検知器34の出力では、
d4=−kUy sin(Φr−Φc)cos(2πFt−Φy)Uo cos[2πF(t−T/4)]=−kUoUy sin(Φr−Φc)sinΦy
ここで、kは低周波位相検知器の変換比である。
低周波位相検知器31−34の出力での信号は、異なる式で表現されている。しかし、これらは、加算器37で第2および第3低周波位相検知器32、33から信号を加算し、減算器38で第1低周波位相検知器31の出力信号から第4低周波位相検知器34の出力信号を減算することにより、二つの直角表示に変形できる。
この処理を行い、単純な三角変換の後、加算器37は以下を出力する。
d2+ud3=kUoUy sin(Φc+Φy−Φr)
減算器38は以下を出力する。
d1−ud4=kUoUy cos(Φc+Φy−Φr)
このような処理の必要性は、信号の位相Φc+Φyは、対象物が位置する距離に関連してランダムな定常値からなり、小さな変調率成分から、0...2π+2πn(nは整数)の範囲内のどんな値もとり、そして定常値Φrが加えられる時、結合位相をどんなチャンネルの低周波位相検知器31−34の低タンジェンシャル感度領域におくかもしれないという事実から生ずる。この場合、チャンネルは直角関係にあるので他のチャンネルの感度は反対に増加する。これは、以降の直角処理において信号UyおよびΦcの情報成分を分離することを可能にする。
加算器37および減算器38の出力信号は、図5、6に示すように、同様の第1および第2増幅器35および36の入力に供給される。増幅器35および36は、定常的な非情報成分を抑制し、人の呼吸、心拍および動きの過程で変調されるパラメータUyおよびΦcに関連した変数成分を増幅する。様様な回路で同一の増幅器35、36が実現できる。
例示として、図13ないし図15に極度の感度を必要としない装置のための増幅器35の実施例が示される。このような装置において、前段で増幅された所望の信号の最小レベルは、雑音の影響が低周波フイルタレーションで無視できるように、増幅器自身の1/f雑音を必要的に超える。単チヤンネルの実施例(図13)を使用することができ、この中では高周波通過フイルタ39、中間増幅器40、低周波通過フイルタ41および有効信号増幅器42とが直列接続されている。フイルタ39は、登録された最小の呼吸周波数(約0.1Hz)に対応する遮断周波数を有し、中間増幅器40で増幅される変数信号成分のみを送る。フイルタ41は、心拍信号の高調波数の一つ、または、対象物の身動きに関連する登録されたドップラー周波数の上限、に処理信号の帯域を制限する。2チヤンネルの実施例(図14)において、呼吸信号のみが第1チヤンネルで取り出され、他の信号の全てが第2チヤンネルで取り出される。ここで、フイルタ41の遮断周波数はフイルタ39の遮断周波数(0.6ないし0.7Hz)に等しくえらばられる。チヤンネル信号は分離して以降の処理をするために供給される。3チヤンネルの実施例(図15)においては、人の呼吸、心拍、身動きの周波数領域は適当に分離される。有効信号の周波数領域分離は、対象物から可能な最大情報を取得するために以降のアナログ処理においても、また、チヤンネルに異なる利得を選択してチヤンネルの信号のダイナミック・レンジを一致させ、デジタル・システム内のアナログ−デジタル変換器のビット容量の制限を可能にするので、デジタル処理においても、有利である。増大した感度を持つ装置では、追加の信号変調を1/f雑音領域外の周波数に導入し、そしてこの周波数において補償を提供する必要がある。この場合、増幅器35の回路はより複雑である。
第1および第2増幅器35、36の出力からフイルタされた信号は、次の処理のために信号処理ユニット10に送られる。処理はアナログ装置によっても、またアナログ−デジタル変換後にデジタル・プロセッサによっても行える。処理の結果は、人間の呼吸、心拍または身動きによる無線探知目標の変動と結びついた信号の情報(変化)成分の分離およびパラメータ測定である。信号処理ユニット10も各種の回路技術的工夫を施せる。
例えば、振幅検知器43、44(図16)により、第1および第2増幅器35、36のチャンネル出力における直角信号が検出できる。この信号はその後に検知信号加算器45で結合される。結合された信号は、積分器46と第1比較器47の入力に供給される。積分器46の出力は第2比較器48の入力に接続される。第1比較器47は、結合された信号がレベルUth1を超えるたびに単安定フリップ・フロップ49へトリガー・パルスを発生する。単安定フリップ・フロップ49は、等しい期間のパルスを発生する。その数はカウンタ50で測定され、表示器20に表示されることができる。積分器46に蓄積された信号は第2比較器48に送られ、そこである所定期間、閾値Uth2と比較される。所定期間内で、閾値が超えられると、第2比較器48はアラーム51に信号を送る。所定期間の経過後、積分器はリセットされ、処理が繰り返される。全てのチヤンネルの信号レベルは、表示器20で監視できる。同様の処理ユニットが第1および第2増幅器35、36の各チヤンネルに用いられる。
上記の回路はかなり複雑なので、デジタル処理を使用するのが合理的であろう。デジタル処理(図示せず)の場合、信号処理ユニット10はアナログ−デジタル変換器、プロセッサおよびディスプレイ型表示器20を備えねばならない。この場合は通常の機能回路および処理手順が使用される。この場合は処理結果の適当なディスプレイ上の表示を伴うフーリエ変換部に基づき、数値の狭帯域濾過、スペクトル分析を利用する。
制御部19で最大スペースの高速探査のための捜索領域の確立、電波障害の除去および探知した対象物までの距離決定のため、マイクロ波探査器のパラメータ制御が行われる。信号のデジタル処理を利用する場合、この機能をひとつの装置すなわちコンピュータの制御機能にまとめてもよい。
操作中に継続時間Ttを変更すれば、時間Ttが減少したときから信号の減衰または低下により、探知対象までの距離を測定できる。その際、放射、遅延および受信処理の時間的分離を確保するため、T/Tt>2の関係を維持する必要がある。遠隔対象物がもたらす障害の除去にはこの比率をできる限り大きくすべきである。ただし比率が増大すれば受信パルスのオン・オフ・タイム比が増大し、装置の感度低下を招く。従ってパラメータTは具体的課題の遂行のため固定しなければならない。
産業上利用
本発明による生命体位置の探知方法およびマイクロ波探査機は、生命兆候を伴う人間の堆積内の存在の客観的な判定のための捜索・救助サービスの技術的手段として最も有効利用可能である。

Claims (16)

  1. 生命体の位置探知法であって、無線周波(RF)信号を放射し、RF信号の発射地点で反射RF信号を受信し、非可動生命体の心拍数および/または呼吸数に対応して振幅および位相の変調された反射RF信号の成分を分離し、分離された成分に基づいて生命体の検知を判定する方法において、
    固定された時間TtにわたりRF信号を放射し、
    RF信号放射終了と反射RF信号の受信開始間に遅延τdを挟んで時間Ttに等しい固定された時間Trにわたり反射RF信号を受信し、
    変調成分が検知されたならばその変調成分のレベルを測定し、
    受信された反射RF信号の変調成分レベルに対し変調成分のレベルが低下する反射RF信号の到達終了時点まで固定時間Tt内で反射RF信号の受信時間を変更し、
    生命体の位置までの距離を次式により決定する、
    D≒c(τd+Trr)/2
    ここで、cはRF信号の伝播速度、
    τdはRF信号の放射終了および受信開始間の遅延時間、
    Trrは反射RF信号の受信開始からその到達終了までの時間間隔に対応する、変調成分が低下する反射RF信号の受信時間である、
    という各工程を有することを特徴とする方法。
  2. 変調成分が検知された時、等間隔で反射RF信号の受信時間を短縮することを特徴とする、請求の範囲1に記載の方法。
  3. 変調成分が検知された時、反射RF信号の受信時間を逐次近似計算により変更することを特徴とする、請求の範囲1に記載の方法。
  4. RF信号を次式に対応する周波数で放射することを特徴とする、請求の範囲1に記載の方法:
    ここでα=tgδ√εは減衰係数、tgδおよびεはそれぞれ周波数1GHzでの誘電損角のタンジェントおよび障害物の有効比誘電率、dは障害物の推定最大厚(m)。
  5. マイクロ波探査機において、変調器(1)および発振器(3)、出力分割器(4)、送信アンテナ(5)からなり無線周波(RF)信号を変調して放射可能な送信機(2)および受信アンテナ(7)、マイクロ波受信器(8)、前置増幅器/検波器(9)、信号処理ユニット(10)からなり生命体の心拍数および/または生命体の呼吸の成分で変調された反射RF信号を受信しかつ前置増幅器/検波器(9)の出力部で前記成分の分離が可能な受信機(6)を備え、出力分割器(4)の第2信号出力がマイクロ波受信器(8)の制御入力に接続し、変調器(1)の第1制御出力が送信機(2)に接続し、変調器(1)の第2および第3制御出力が前置増幅器/検波器(9)の第1および第2制御入力部にそれぞれ接続するマイクロ波探査機であって
    変調器(1)は制御パルスの長さの変更および固定が可能であり、
    送信機(2)は第1パルス変調器(11)を、マイクロ波受信器(8)は第2パルス変調器(12)をさらに有し、出力分割器(4)の第1信号出力は第1パルス変調器(11)の信号入力および信号出力を経て送信アンテナ(5)の入力に接続し、出力分割器(4)の第2信号出力は第2パルス変調器(12)の信号入力および信号出力を経てマイクロ波受信器(8)の制御入力に接続し、第1パルス変調器(11)の制御入力はRF信号の放射時間の固定のため変調器(1)の第1制御出力に接続し、変調器(1)は送信機(2)によるRF信号の放射終了に対して遅延を伴う受信機(6)でのRF信号の受信およびマイクロ波受信器(8)の検知時間の変更のため第2パルス変調器(12)の制御入力に接続する第4制御出力を有し、信号処理ユニット(10)は変調成分のレベル測定が可能なように構成されていることを特徴とするマイクロ波探査機。
  6. マイクロ波受信器(8)は2チャンネル直角位相検知が可能であることを特徴とする、請求の範囲5に記載のマイクロ波探査機。
  7. 送信機(2)はさらに出力増幅器(13)を有し、第1パルス変調器(11)の信号出力は出力増幅器(13)の信号入力および出力を経て送信アンテナ(5)の入力に接続することを特徴とする、請求の範囲5に記載のマイクロ波探査機。
  8. サーキュレータ(14)をさらに有し、送信アンテナ(5)および受信アンテナ(7)は単一の送信/受信アンテナ(15)であり、第1パルス変調器(11)はサーキュレータ(14)のサーキュレーション方向の第1ブランチおよび第2ブランチを経て送信/受信アンテナ(15)に接続し、マイクロ波受信器(8)はサーキュレータ(14)のサーキュレーション方向の第2および第3ブランチを経て送信/受信アンテナ(15)に接続することを特徴とする、請求の範囲5に記載のマイクロ波探査機。
  9. 変調器(1)がクロック発生器(16)およびタイミング・ユニット(17)からなり、タイミング・ユニットはそのクロック入力がクロック発生器(16)の出力に接続されかつその出力がそれそれ変調器(1)の第1、第2、第3および第4出力となり、信号処理ユニット(10)は測定部(18)、制御部(19)および表示器(20)からなり、測定部(18)の入力は信号処理ユニット(10)の入力の役をなし、測定部(18)の制御出力は制御部(19)の入力に接続し、信号出力は表示器(20)の信号入力に接続し、制御部(19)の第1制御出力はタイミング・ユニット(17)の制御入力に接続し、制御部(19)の第2制御出力は表示器(20)の制御入力に接続することを特徴とする、請求の範囲5に記載のマイクロ波探査機。
  10. マイクロ波受信器(8)は第1および第2位相検知器(21)、(22)、直角出力2分割器(23)、同相出力2分割器(24)からなり、同相出力2分割器はその信号入力を受信アンテナ(7)の入力に接続しかつその第1出力は第1位相検知器(21)の第1入力に接続しその第2出力は第2位相検知器(22)の第1入力に接続し、第2パルス変調器(12)の出力をマイクロ波受信器(8)の制御入力となる直角出力2分割器(23)の入力に接続し、直角出力2分割器(23)の第1出力は第1位相検知器(21)の第2入力に接続し、第2出力を第2位相検知器(22)の第2入力に接続することを特徴とする、請求の範囲6に記載のマイクロ波探査機。
  11. マイクロ波受信器(8)がさらに高周波増幅器(25)を有し、同相出力2分割器(24)の信号入力は高周波増幅器(25)を経て受信アンテナ(7)の出力に接続することを特徴とする、請求の範囲10に記載のマイクロ波探査機。
  12. マイクロ波受信器(8)がさらに出力制限器(26)を有し、高周波増幅器(25)の信号入力は出力制限器(26)の信号出力および信号入力を経て受信アンテナ(7)の出力に接続することを特徴とする、請求の範囲11に記載のマイクロ波探査機。
  13. 前置増幅器/検波器(9)は第1および第2帯域フィルタ(27)、(28)、第1および第2クロック・レート増幅器(29)、(30)、第1、第2、第3、および第4低周波位相検知器(31)、(32)、(33)、(34)、第1および第2増幅器(35)、(36)、加算器(37)および減算器(38)からなり、第1帯域フィルタ(27)の信号入力は第1位相検知器(21)の信号出力に接続し、その信号出力は第1クロック・レート増幅器(29)の信号入力に接続し、第2帯域フィルタ(28)の信号入力は第2位相検知器(22)の信号入力に接続し、その信号出力は第2クロック・レート増幅器(30)の信号入力に接続し、第1クロック・レート増幅器(29)の信号出力は第1および第2低周波位相検知器(31)、(32)の信号入力に接続し、第2クロック・レート増幅器(30)の信号出力は第3および第4低周波位相検知器(33)、(34)の信号入力に接続し、変調器(1)の第2出力は第2および第4低周波位相検知器(33)、(34)の制御入力に接続し、変調器(1)の第3制御出力は第1および第3低周波位相検知器(31)、(33)の制御入力に接続し、更に変調器(1)の第3出力のクロック周波数制御パルス列の位相はその第2出力でのクロック周波数列の位相に対し4分の1サイクルずれ、第1および第4低周波位相検知器(31)、(34)の出力は減算器(38)の第1および第2入力に接続し、第2および第3低周波位相検知器(32)、(33)の出力は加算器(37)の第1および第2入力に接続し、加算器(37)の出力は第1増幅器(35)の入力に接続し、減算器(38)の出力は第2増幅器(36)の入力に接続し、第1および第2増幅器(35)、(36)の出力を信号処理ユニット(10)に接続することを特徴とする、請求の範囲10に記載のマイクロ波探査機。
  14. 第1および第2増幅器(35)、(36)は直列に接続された高周波通過フィルタ(39)、中間増幅器(40)、低周波通過フィルタ(41)、有効信号増幅器(42)の連鎖からなることを特徴とする、請求の範囲13に記載のマイクロ波探査機。
  15. 前記第1および第2増幅器(35)、(36)のそれぞれは多チャンネル式に構成されており、第1チャンネルは生命体の呼吸に対応した変調成分の分離が可能であり、第2チャンネルは生命体の心臓鼓動に対応した変調成分の分離が可能であり、第3チャンネルは生命体の身動きに対応可能であることを特徴とする、請求の範囲14に記載のマイクロ波探査機。
  16. 信号処理ユニット(10)の測定部(18)は第1および第2振幅検出器(43)、(44)、検知信号加算器(45)、積分器(46)、第1および第2比較器(47)、(48)、フリップフロップ(49)、カウンタ(50)、アラーム(51)からなり、第1振幅検出器(43)の信号入力は第2増幅器(35)の信号出力に接続し、第2振幅検出器(44)の信号入力は第2増幅器(36)の信号出力に接続し、第1および第2振幅検出器(43)、(44)の出力は検知信号加算器(45)の第1および第2入力にそれぞれ接続され、その出力は積分器(46)の信号入力および第1比較器(47)の信号入力に接続され、第1比較器(47)の他方入力は閾値入力に接続され、積分器(46)の信号出力は第2比較器(48)の信号入力に接続し、第2比較器(48)の他方入力は閾値入力に接続され、第2比較器(48)の出力はアラーム(51)に接続し、積分器(46)の信号出力は信号処理ユニット(10)の表示器(20)の第1入力に接続し、第1比較器(47)の信号出力はフリップフロップ(49)の信号入力に接続し、フリップフロップ(49)の信号出力はカウンタ(50)に接続され、カウンタ(50)の出力は表示器(20)の第2入力に接続することを特徴とする、請求の範囲13に記載のマイクロ波探査機。
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Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10100414A1 (de) 2001-01-08 2002-07-11 Bosch Gmbh Robert Radareinrichtung und Verfahren zum Unterdrücken von Störungen einer Radareinrichtung
US20020131526A1 (en) * 2001-03-16 2002-09-19 Myers Michael H. Modulation synthesis apparatus for photonic wavelength shifting
JP3495355B2 (ja) * 2001-11-05 2004-02-09 三菱電機株式会社 パルスレーダ装置
US7811234B2 (en) * 2002-08-01 2010-10-12 California Institute Of Technology Remote-sensing method and device
AU2003262625A1 (en) * 2002-08-01 2004-02-23 California Institute Of Technology Remote-sensing method and device
US6909397B1 (en) * 2003-12-10 2005-06-21 Georgia Tech Research Corporation Stabilizing motion in a radar detection system using ultrasonic radar range information
US7199749B2 (en) * 2003-12-12 2007-04-03 Georgia Tech Research Corporation Radar detection device employing a scanning antenna system
US7679545B2 (en) * 2004-08-05 2010-03-16 Georgia Tech Research Corporation Suppressing motion interference in a radar detection system
US7423536B2 (en) * 2005-06-14 2008-09-09 Young Edith B Heat sensor activated detector and method
US7154434B1 (en) * 2005-09-12 2006-12-26 The Boeing Company Anti-personnel airborne radar application
US7724355B1 (en) * 2005-11-29 2010-05-25 Navisense Method and device for enhancing accuracy in ultrasonic range measurement
US20070133351A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-14 Taylor Gordon E Human target acquisition system and method
US7379017B2 (en) * 2006-01-24 2008-05-27 Raytheon Company Micro movement pulsed radar system and method of phase noise compensation
US8232866B2 (en) * 2006-04-05 2012-07-31 California Institute Of Technology Systems and methods for remote long standoff biometric identification using microwave cardiac signals
US20080077015A1 (en) * 2006-05-17 2008-03-27 Olga Boric-Lubecke Determining presence and/or physiological motion of one or more subjects with multiple receiver Doppler radar systems
US7817082B2 (en) * 2007-03-11 2010-10-19 Vawd Applied Science And Technology Corporation Multi frequency spectral imaging radar system and method of target classification
US8855554B2 (en) * 2008-03-05 2014-10-07 Qualcomm Incorporated Packaging and details of a wireless power device
US20100152600A1 (en) * 2008-04-03 2010-06-17 Kai Sensors, Inc. Non-contact physiologic motion sensors and methods for use
CA2720871A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-08 Kai Medical, Inc. Non-contact physiologic motion sensors and methods for use
US9265438B2 (en) 2008-05-27 2016-02-23 Kyma Medical Technologies Ltd. Locating features in the heart using radio frequency imaging
US8497658B2 (en) 2009-01-22 2013-07-30 Qualcomm Incorporated Adaptive power control for wireless charging of devices
US8483806B2 (en) * 2010-02-04 2013-07-09 The Boeing Company Systems and methods for non-contact biometric sensing
WO2011137461A2 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Firestorm Emergency Services, Ltd. Location detection methods and systems
US8581772B2 (en) * 2010-06-04 2013-11-12 Brigham Young University Method, apparatus, and system to remotely acquire information from volumes in a snowpack
JP5993372B2 (ja) * 2010-07-21 2016-09-14 キマ メディカル テクノロジーズ リミテッド 埋込み式誘電測定装置
WO2012055148A1 (zh) * 2010-10-27 2012-05-03 中国人民解放军第四军医大学 一种多通道基于uwb雷达式生命探测仪及其定位方法
KR20120064532A (ko) * 2010-12-09 2012-06-19 한국전자통신연구원 펄스레이더 수신기
WO2013142267A1 (en) 2012-03-19 2013-09-26 Advanced Telesensors, Inc. System and method for facilitating reflectometric detection of physiologic activity
RU2533683C2 (ru) * 2012-09-21 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "НаноПульс" (ООО "НаноПульс") Устройство дистанционного бесконтактного мониторинга параметров жизнедеятельности живого организма
US10201278B2 (en) 2013-04-18 2019-02-12 California Institute Of Technology Life detecting radars
WO2015063766A1 (en) 2013-10-29 2015-05-07 Kyma Medical Technologies Ltd. Antenna systems and devices and methods of manufacture thereof
US9986934B2 (en) 2014-01-29 2018-06-05 California Institute Of Technology Microwave radar sensor modules
KR20160066446A (ko) * 2014-12-02 2016-06-10 삼성전자주식회사 맥파 측정 장치 및 방법
WO2016115175A1 (en) 2015-01-12 2016-07-21 KYMA Medical Technologies, Inc. Systems, apparatuses and methods for radio frequency-based attachment sensing
JP6538585B2 (ja) * 2016-02-17 2019-07-03 株式会社東芝 変調信号生成装置および無線装置
JP2019528458A (ja) * 2016-06-21 2019-10-10 シーアイエス4ユー ドップラーレーダーを利用した人感センサー
WO2018033574A1 (en) * 2016-08-16 2018-02-22 Resmed Sensor Technologies Limited Digital radio frequency motion detection sensor
TWM554171U (zh) * 2017-08-17 2018-01-11 Liu Mian Zhi Portable radar sensing device

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3831173A (en) * 1969-12-17 1974-08-20 Massachusetts Inst Technology Ground radar system
US4008469A (en) * 1974-08-06 1977-02-15 Terrestrial Systems, Incorporated Signal processing in short-pulse geophysical radar system
US3993995A (en) * 1975-12-08 1976-11-23 Rca Corporation Respiration monitor
US4072942A (en) * 1976-02-20 1978-02-07 Calspan Corporation Apparatus for the detection of buried objects
DE3137012A1 (de) * 1981-09-17 1983-03-24 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und vorrichtung zum orten von veschuetteten
US4513748A (en) * 1983-08-30 1985-04-30 Rca Corporation Dual frequency heart rate monitor utilizing doppler radar
US4967751A (en) 1988-05-04 1990-11-06 Mmtc, Inc. Apparatus and method for monitoring the waveform of cyclic movement within the thorax of an individual
US4958638A (en) 1988-06-30 1990-09-25 Georgia Tech Research Corporation Non-contact vital signs monitor
DE4241648C1 (de) * 1992-12-04 1994-09-01 Borus Spezialverfahren Elektronisches Überwachungssystem
DE4241664C2 (de) 1992-12-04 1995-04-06 Borus Spezialverfahren Elektronisches Lebensdetektionssystem
DE9400950U1 (de) * 1994-01-20 1995-08-24 Selectronic Vertriebs Gmbh Vorrichtung zur Erfassung lebender Körper sowie deren Verwendung
RU2076336C1 (ru) * 1994-10-19 1997-03-27 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственная фирма "ОРИОН" Способ обнаружения живых объектов и устройство для его осуществления
FR2742874B1 (fr) * 1995-12-22 1998-03-13 Onera (Off Nat Aerospatiale) Procede et systeme pour la detection et localisation d'un individu, par exemple enseveli sous un depot d'avalanche
US5867257A (en) * 1997-07-29 1999-02-02 Mcdonnell Douglas Corporation Battlefield personnel threat detection system and operating method therefor

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Publication number Publication date
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