RU2297175C2 - Physiological parameters monitoring system - Google Patents
Physiological parameters monitoring system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2297175C2 RU2297175C2 RU2005118854/14A RU2005118854A RU2297175C2 RU 2297175 C2 RU2297175 C2 RU 2297175C2 RU 2005118854/14 A RU2005118854/14 A RU 2005118854/14A RU 2005118854 A RU2005118854 A RU 2005118854A RU 2297175 C2 RU2297175 C2 RU 2297175C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- output
- input
- frequency
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемая система относится к медицинской информационно-измерительной технике и может быть использована при непрерывном наблюдении по одному каналу связи одновременно за несколькими физиологическими параметрами, например, характеризующими деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной системы человека-оператора, в том числе в динамике, например, при повышенных требованиях, предъявляемых к измерительной аппаратуре, в частности, на борту летательного аппарата или в условиях космического полета.The proposed system relates to medical information-measuring equipment and can be used for continuous monitoring through one communication channel simultaneously of several physiological parameters, for example, characterizing the activity of the cardiovascular and respiratory systems of the human operator, including in dynamics, for example, at elevated requirements for measuring equipment, in particular, on board an aircraft or in space flight conditions.
Известны устройства и системы для мониторинга физиологических параметров (авт.свид. СССР №№1811380, 1814538; патенты РФ №№2089094, 2128004, 1181258; Фролов М.В. Контроль функционального состояния человека-оператора. - М., Наука, 1987, с.40-42 и другие).Known devices and systems for monitoring physiological parameters (ed. Certificate. USSR No. 1811380, 1814538; RF patents No. 2089094, 2128004, 1181258; Frolov MV Control of the functional state of a human operator. - M., Science, 1987, p. 40-42 and others).
Из известных устройств и систем, наиболее близкой к предлагаемой системе, является "Мониторная система физиологических параметров" (патент РФ №2089094, А61В 5/02, 1993), которая и выбрана в качестве прототипа.Of the known devices and systems closest to the proposed system is the "Monitor system of physiological parameters" (RF patent No. 2089094, AB 5/02, 1993), which is selected as a prototype.
Указанная система обладает повышенными эксплуатационными характеристиками, а именно автономностью, независимостью от источников питания, повышенной дистанционностью ввиду беспроводной связи с приемным блоком за счет введения дополнительных элементов, соединенных определенным образом.The specified system has improved operational characteristics, namely autonomy, independence from power sources, increased distance due to wireless communication with the receiving unit due to the introduction of additional elements connected in a certain way.
Вместе с тем известная система обеспечивает уверенный прием физиологических сигналов только в радиусе единицы - десятки метров, что не всегда отвечает современным требованиям к подобным системам, в том числе и к системе скорой помощи, к системе дистанционных консультативных центров.At the same time, the well-known system provides reliable reception of physiological signals only within a radius of a few tens of meters, which does not always meet modern requirements for such systems, including the ambulance system and the system of remote consultative centers.
Технической задачей изобретения является увеличение дальности действия и повышение помехоустойчивости системы путем использования сложных сигналов с комбинированной фазовой и частотной манипуляцией на одной несущей частоте.An object of the invention is to increase the range and increase the noise immunity of the system by using complex signals with combined phase and frequency manipulation on a single carrier frequency.
Поставленная задача решается тем, что в мониторной системе физиологических параметров, содержащей передающий блок, состоящий из первого датчика и генератора высокой частоты, с подключенной к выходу передающего блока передающей антенной и приемный блок, содержащий приемную антенну, радиоприемник, вход которого соединен с приемной антенной, блок демодуляции, содержащий первый фазовый детектор, и блок регистрации, выходы которого соединены с выходами блока демодуляции, передающий блок выполнен в виде последовательно включенных генератора высокой частоты, фазового манипулятора, второй вход которого через первый аналого-цифровой преобразователь соединен с выходом первого датчика, частотного манипулятора, второй вход которого через второй аналого-цифровой преобразователь соединен с выходом второго датчика, и усилителя мощности, выход которого соединен с передающей антенной, радиоприемник выполнен в виде последовательно включенных опорного генератора, второго фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом третьего делителя фазы на два, формирователя управляющего сигнала, гетеродина, смесителя, второй вход которого соединен с приемной антенной, и усилителя промежуточной частоты, блок демодуляции выполнен в виде последовательно подключенных к выходу усилителя промежуточной частоты удвоителя фазы, первого блока ФАПЧ, первого делителя фазы на два и частотного демодулятора, выход которого соединен с первым входом блока регистрации, последовательно подключенных к выходу удвоителя фазы второго блока ФАПЧ и второго делителя фазы на два, выход которого соединен с вторым входом частотного демодулятора, третий вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, последовательно подключенных к выходу удвоителя фазы третьего блока ФАПЧ и третьего делителя фазы на два, последовательно подключенных к выходу усилителя промежуточной частоты первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго делителя фазы на два, сумматора, второй вход которого через третий фазовый детектор соединен с выходами усилителя промежуточной частоты и третьего делителя фазы на два, и четвертого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом третьего делителя фазы на два, а выход соединен с вторым входом блока регистрации.The problem is solved in that in a monitor system of physiological parameters containing a transmitting unit, consisting of a first sensor and a high-frequency generator, with a transmitting antenna connected to the output of the transmitting unit and a receiving unit containing a receiving antenna, a radio receiver, the input of which is connected to the receiving antenna, a demodulation unit containing a first phase detector, and a registration unit, the outputs of which are connected to the outputs of the demodulation unit, the transmitting unit is made in the form of series-connected generators and a high frequency phase manipulator, the second input of which through the first analog-to-digital converter is connected to the output of the first sensor, a frequency manipulator, the second input of which through the second analog-to-digital converter is connected to the output of the second sensor, and a power amplifier, the output of which is connected to the transmitting antenna , the radio receiver is made in the form of a series-connected reference generator, a second phase detector, the second input of which is connected to the output of the third phase divider into two, shaper control the signal, the local oscillator, the mixer, the second input of which is connected to the receiving antenna, and the intermediate frequency amplifier, the demodulation unit is made in the form of series-connected to the output of the intermediate frequency amplifier of the phase doubler, the first PLL, the first phase divider into two and the frequency demodulator, the output of which connected to the first input of the registration unit, connected in series to the output of the phase doubler of the second PLL and the second phase divider into two, the output of which is connected to the second input of the frequency demo a regulator, the third input of which is connected to the output of the intermediate frequency amplifier, connected in series to the output of the phase doubler of the third PLL and the third phase divider, in series, connected to the output of the intermediate frequency amplifier of the first phase detector, the second input of which is connected to the output of the second phase divider , an adder, the second input of which is connected through the third phase detector to the outputs of the intermediate frequency amplifier and the third phase divider into two, and the fourth phase detector, w The second input of which is connected to the output of the third phase divider by two, and the output is connected to the second input of the registration unit.
Структурная схема мониторной системы физиологических параметров представлена на фиг.1. Временные диаграммы, поясняющие работу указанной системы, изображены на фиг.2.The structural diagram of a monitor system of physiological parameters is presented in figure 1. Timing diagrams explaining the operation of this system are shown in figure 2.
Взаимное расположение символьных частот сложных ФМн-ЧМн-сигналов показано на фиг.3.The relative position of the symbol frequencies of complex QPSK-FSK signals is shown in Fig.3.
Система содержит передающий блок 2 и приемный блок 8.The system comprises a transmitting unit 2 and a receiving unit 8.
Передающий блок 2 состоит из последовательно включенных генератора 5 высокой частоты, фазового манипулятора 4, второй вход которого через первый аналого-цифровой преобразователь 3 соединен с выходом первого датчика 1, частотного манипулятора 15, второй вход которого через второй аналого-цифровой преобразователь 13 соединен с выходом второго датчика 11, и усилителя 16 мощности, выход которого соединен с передающей антенной 6.The transmitting unit 2 consists of a series-connected high-frequency generator 5, a phase manipulator 4, the second input of which through the first analog-to-digital converter 3 is connected to the output of the
Приемный блок 8 состоит из последовательно подключенных к приемной антенне 7 радиоприемника 9, блока 10 демодуляции и блока 14 регистрации.The receiving unit 8 consists of a radio receiver 9 connected in series to the receiving antenna 7, a demodulation unit 10, and a recording unit 14.
Радиоприемник 9 содержит последовательно включенные опорный генератор 17, второй фазовый детектор 18, второй вход которого соединен с выходом третьего делителя 29 фазы на два, формирователя 19 управляющего сигнала, гетеродина 20, смесителя 21, второй вход которого соединен с приемной антенной 7, и усилителя 22 промежуточной частоты.The radio 9 contains a reference oscillator 17 connected in series, a second phase detector 18, the second input of which is connected to the output of the third phase divider 29 into two, a control signal shaper 19, a local oscillator 20, a mixer 21, the second input of which is connected to a receiving antenna 7, and an amplifier 22 intermediate frequency.
Блок 10 демодуляции содержит последовательно подключенные к выходу усилителя 22 промежуточной частоты удвоитель 23 фазы, первый блок 24 ФАПЧ (фазовой автоподстройки частоты), первый делитель 27 фазы на два и частотный демодулятор 30, выход которого соединен с первым входом блока 14 регистрации, последовательно подключенные к выходу удвоителя 23 фазы второй блок 25 ФАПЧ и второй делитель 28 фазы на два, выход которого соединен с вторым входом частотного демодулятора 30, третий вход которого соединен с выходом усилителя 22 промежуточной частоты, последовательно подключенные к выходу удвоителя 23 фазы третий блок 26 ФАПЧ и третий делитель 29 фазы на два, последовательно подключенные к выходу усилителя 22 промежуточной частоты первый фазовый детектор 12, второй вход которого соединен с выходом второго делителя 28 фазы на два, сумматор 32, второй вход которого через третий фазовый детектор 31 соединен с выходами усилителя 22 промежуточной частоты и второго делителя 29 фазы на два, и четвертый фазовый детектор 33, второй вход которого соединен с выходом второго делителя 29 фазы на два, а выход соединен с вторым входом блока 14 регистрации.The demodulation unit 10 contains a phase doubler 23 connected in series to the output of the intermediate frequency amplifier 22, a first PLL (phase locked loop) 24, a first two phase divider 27, and a frequency demodulator 30, the output of which is connected to the first input of the recording unit 14, connected in series to the output of the phase doubler 23, the second PLL unit 25 and the second phase divider 28 into two, the output of which is connected to the second input of the frequency demodulator 30, the third input of which is connected to the output of the intermediate frequency amplifier 22, after The third PLL unit 26 and the third phase divider 29 are connected to the output of the phase doubler 23 and the third phase divider 29 is connected in series to the output of the intermediate frequency amplifier 22, the first phase detector 12, the second input of which is connected to the output of the second phase divider 28, the adder 32, the second input which through the third phase detector 31 is connected to the outputs of the intermediate frequency amplifier 22 and the second phase divider 29 into two, and a fourth phase detector 33, the second input of which is connected to the output of the second phase divider 29 into two with the second input of the registration unit 14.
Мониторная система физиологических параметров работает следующим образом.The monitoring system of physiological parameters works as follows.
Датчик 1 передающего блока 2 обеспечивает регистрацию деятельности сердечно-сосудистой системы человека, а датчик 11 обеспечивает регистрацию деятельности дыхательной системы человека.The
Датчик 1 содержит электроды, которые крепятся на наблюдаемом человеке (спортсмене, водителе транспорта, рабочем, космонавте, летчике, пациенте с различными сердечно-сосудистыми нарушениями и заболеваниями и т.д.).The
Датчик 11 также содержит электроды, которые также крепятся на наблюдаемом человеке.The sensor 11 also contains electrodes, which are also mounted on the observed person.
Аналого-цифровые преобразователи 3 и 13 преобразуют измеренные параметры, характеризующие деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем наблюдаемого человека, в цифровые модулирующие коды M1(t) (фиг.2, а) и М2(t) (фиг.2, б) соответственно.Analog-to-digital converters 3 and 13 convert the measured parameters characterizing the activity of the cardiovascular and respiratory systems of the observed person into digital modulating codes M 1 (t) (Fig. 2, a) and M 2 (t) (Fig. 2, b ) respectively.
Указанные модулирующие коды последовательно поступают на вторые входы фазового 3 и частотного 11 манипуляторов, формируя тем самым сложный сигнал с комбинированной фазовой (ФМн) и частотной (ЧМн) манипуляцией.These modulating codes are sequentially fed to the second inputs of the phase 3 and frequency 11 manipulators, thereby forming a complex signal with combined phase (QPSK) and frequency (FSK) keying.
Uc(t)=Vc·Cos[(2πfn(t)·t+φk(t)], 0≤t≤Тс,Uc (t) = Vc · Cos [(2πfn (t) · t + φk (t)], 0≤t≤Ts,
где Vc, Tc - амплитуда и длительность сигнала;where Vc, Tc is the amplitude and duration of the signal;
fn(t)={f1, f2} - манипулируемая составляющая частоты, отображающая закон частотной манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M2(t) (фиг.2, б), при этом fn(t)=const при nτэ<t<(n+1)·τэ и может изменяться скачком Δf при t=nτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (n=1, 2,..., N1);fn (t) = {f 1 , f 2 } is the manipulated component of the frequency that displays the law of frequency manipulation in accordance with the modulating code M 2 (t) (Fig. 2, b), while fn (t) = const for nτе < t <(n + 1) · τэ and can change abruptly Δf at t = nτэ, i.e. at the borders between elementary premises (n = 1, 2, ..., N 1 );
φк(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M1(t) (фиг.2, а), при этом φк(t)=const при Кτэ<t<(К+1)·τэ и может изменяться скачком Δφ при t=Кτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2,..., N2).φк (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M 1 (t) (Fig. 2, a), while φк (t) = const at Кτэ <t < (K + 1) on the boundaries between elementary premises (K = 1, 2, ..., N 2 ).
Этот сигнал после усиления в усилителе 16 мощности излучается с помощью передающей антенны 6 в эфир, улавливается приемной антенной 7 и поступает на первый вход смесителя 21, на второй вход которого поступает напряжение гетеродина 20This signal, after amplification in the power amplifier 16, is radiated by means of the transmitting antenna 6, captured by the receiving antenna 7, and fed to the first input of the mixer 21, to the second input of which the voltage of the local oscillator 20
Uг(t)=Vг·Cos(2πfгt+φг).Ug (t) = Vg Cos (2πfgt + φg).
На выходе смесителя 21 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 22 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты (фиг.2, в).At the output of the mixer 21, voltages of combination frequencies are generated. The amplifier 22 is allocated the voltage of the intermediate (differential) frequency (figure 2, c).
Uпр(t)=Vпр·Cos[2πfпрn(t)·t+φк(t)], 0≤t≤Tc,Upr (t) = Vpr · Cos [2πfprn (t) · t + φк (t)], 0≤t≤Tc,
где fпрn(t)=fn(t)-fг - промежуточная частота,where fprn (t) = fn (t) -fg is the intermediate frequency,
Vпр=1/2К1·Vc·Vг;Vpr = 1 / 2K 1 · Vc · Vg;
К1 - коэффициент передачи смесителя.To 1 - gear ratio of the mixer.
В спектре данного сигнала с непрерывной фазой и индексом частотной манипуляцииIn the spectrum of this signal with a continuous phase and an index of frequency manipulation
mf=(f2-f1)τэ=0,5mf = (f 2 -f 1 ) τэ = 0.5
символьные частоты f1 и f2 подавлены. Указанные символьные частоты определяются следующим образом (фиг.3):the symbol frequencies f 1 and f 2 are suppressed. The indicated symbolic frequencies are determined as follows (figure 3):
f1=fcp-1/(4τэ) - частота сигнала, соответствующая символу +"1";f 1 = fcp-1 / (4τэ) - signal frequency corresponding to the symbol + "1";
f2 =fcp+1/(4τэ) - частота сигнала, соответствующая символу -"1";f 2 = fcp + 1 / (4τэ) - signal frequency corresponding to the symbol - "1";
fcp=f0=fпр=(f1+f2)/2 - средняя ("мнимая") частота сигнала.fcp = f 0 = fpr = (f 1 + f 2 ) / 2 - average ("imaginary") signal frequency.
Так как в спектре принимаемого сложного ФМн-ЧМн-сигнала символьные частоты f1 и f2 подавлены, то радиоприемник 9 осуществляет слежение за средней ("мнимой") частотой fcp.Since the symbol frequencies f 1 and f 2 are suppressed in the spectrum of the received complex QPSK-FSK signal, the radio 9 monitors the average ("imaginary") frequency fcp.
После преобразования по частоте напряжение Uпр (фиг.2, в) с выхода усилителя 22 промежуточной частоты поступает на первый вход частотного демодулятора 30 и на входы удвоителя 23 фазы, фазовых детекторов 12 и 31.After frequency conversion, the voltage Upr (Fig.2, c) from the output of the intermediate frequency amplifier 22 is supplied to the first input of the frequency demodulator 30 and to the inputs of the phase doubler 23, phase detectors 12 and 31.
При удвоении фазы принимаемый сложный сигнал приобретает индекс частотной манипуляции mf=1 и его сплошной спектр трансформируется в три дискретные составляющие 2f1, 2f2 и 2f3. С помощью блоков ФАПЧ 24, 25 и 26 осуществляется фильтрация дискретных составляющих, а делители 27, 28 и 29 частоты обеспечивают соответствие частот сигналов синхронизации и принимаемого сигнала. На выходах делителей 27, 28 и 29 частоты образуются гармонические колебания (фиг.2, г, д, е):When the phase is doubled, the received complex signal acquires the frequency manipulation index mf = 1 and its continuous spectrum is transformed into three discrete components 2f 1 , 2f 2 and 2f 3 . Using the PLL 24, 25 and 26, the discrete components are filtered, and frequency dividers 27, 28 and 29 ensure that the frequencies of the synchronization signals and the received signal correspond. At the outputs of the frequency dividers 27, 28 and 29, harmonic oscillations are formed (figure 2, g, d, e):
U1(t)=Vпр·Cos2πf1t,U 1 (t) = Vpr Cos2πf 1 t,
U1(t)=Vпр·Cos2πf2t,U 1 (t) = Vpr Cos2πf 2 t,
U3(t)=Vпр·Cos2πf3t, 0≤t≤Tc,U 3 (t) = Vpr Cos2πf 3 t, 0≤t≤Tc,
которые поступают на входы частотного демодулятора 30 и фазовых детекторов 12, 31 и 33.which are fed to the inputs of the frequency demodulator 30 and phase detectors 12, 31 and 33.
С выхода частотного демодулятора 30 двоичная последовательность М2'(t) (фиг.2, з), переданная с помощью частотной манипуляции, поступает на первый вход блока 14 регистрации.From the output of the frequency demodulator 30, the binary sequence M 2 ′ (t) (FIG. 2, h) transmitted using frequency manipulation is fed to the first input of the registration unit 14.
На выходах фазовых детекторов 12 и 31 образуются следующие низкочастотные напряжения соответственно:At the outputs of the phase detectors 12 and 31, the following low-frequency voltages are generated, respectively:
U4(t)=V4·Cos[2π(f3-f1)·t+φк(t)],U 4 (t) = V 4 · Cos [2π (f 3 -f 1 ) · t + φк (t)],
U5(t)=V4·Cos[2π(f2-f3)·t-φк(t)], 0≤t≤Tc,U 5 (t) = V 4 · Cos [2π (f 2 -f 3 ) · t-φк (t)], 0≤t≤Tc,
где V4=1/2К2·Vпр2;where V 4 = 1 / 2K 2 · Vpr 2 ;
K2 - коэффициент передачи фазовых детекторов;K 2 - transfer coefficient of phase detectors;
которые суммируются в сумматоре 32which are summed in the adder 32
UΣ(t)=VΣ·Cos[2πf3·t-2π(f2-f1)/2·t+φк(t)]·Cos[2π(f2-f1)/2],U Σ (t) = V Σ · Cos [2πf 3 · t-2π (f 2 -f 1 ) / 2 · t + φк (t)] · Cos [2π (f 2 -f 1 ) / 2],
где VΣ=2·V4.where V Σ = 2V 4 .
Это напряжение поступает на информационный вход фазового детектора 33, на опорный вход которого подается гармоническое колебание U3(t) с выхода делителя 29 фазы на два. На выходе фазового детектора 33 образуется низкочастотное напряжение [фиг.2, ж, M1'(t)]This voltage is supplied to the information input of the phase detector 33, to the reference input of which harmonic oscillation U 3 (t) is supplied from the output of the phase divider 29 into two. The output of the phase detector 33 is formed of a low-frequency voltage [figure 2, g, M 1 '(t)]
Uн(t)=Vн·Cos[2πf3·t-2π(f2+f1)/2·t+φк(t)]=Vн·Cosφк(t), 0≤t≤Tc,Un (t) = Vн Cos [2πf 3 · t-2π (f 2 + f 1 ) / 2 · t + φк (t)] = Vн Cosφк (t), 0≤t≤Tc,
где Vн=1/2К2·VΣ·Vпр;where Vн = 1 / 2К 2 · V Σ · V ol ;
f3-(f1+f2)/2=0,f 3 - (f 1 + f 2 ) / 2 = 0,
пропорциональное модулирующему коду M1(t) (фиг.2, а).proportional to the modulating code M 1 (t) (figure 2, a).
Это напряжение поступает на второй вход блока 14 регистрации.This voltage is supplied to the second input of the registration unit 14.
Для обеспечения симметричности частот f1 и f2 относительно частоты f0 опорного генератора 17 используется система фазовой автоподстройки частоты, состоящая из опорного генератора 17, фазового детектора 18 и формирователя 19 управляющего сигнала.To ensure the symmetry of the frequencies f 1 and f 2 relative to the frequency f 0 of the reference oscillator 17, a phase-locked loop system is used, consisting of a reference oscillator 17, a phase detector 18 and a control signal shaper 19.
Напряжение опорного генератора 17Voltage reference generator 17
U0(t)=V0·Cos2πf0·tU 0 (t) = V 0 Cos2πf 0
и напряжение U3(t) с выхода делителя 29 фазы на два поступают на входы фазового детектора 18 и сравниваются по фазе. Если указанные напряжения отличаются друг от друга по фазе, то на выходе фазового детектора 18 образуется напряжение. Причем амплитуда и полярность этого напряжения зависят от степени и направления отклонения промежуточной частоты fпр=f3 от частоты f0 опорного генератора 17. Данное напряжение через формирователь 19 управляющего сигнала воздействует на гетеродин 20, изменяя его частоту fг так, чтобы сохранилась симметричность частоты опорного генератора относительно символьных частот f1 и f2 (f0=fпр).and the voltage U 3 (t) from the output of the phase divider 29 into two is supplied to the inputs of the phase detector 18 and compared in phase. If these voltages differ in phase, then a voltage is generated at the output of the phase detector 18. Moreover, the amplitude and polarity of this voltage depend on the degree and direction of the deviation of the intermediate frequency fpr = f 3 from the frequency f 0 of the reference oscillator 17. This voltage through the driver 19 of the control signal acts on the local oscillator 20, changing its frequency f g so that the symmetry of the frequency of the reference generator relative to the symbolic frequencies f 1 and f 2 (f 0 = fpr).
Блок 14 регистрации может представлять собой персональный компьютер с встроенными или дополнительно включенными на его вход двумя аналого-цифровыми преобразователями, входы которых являются входами блока 14 регистрации, и набором соответствующих известных алгоритмов, таких, например, как цифровая фильтрация, статистическая обработка, анализ отдельных составляющих сигнала (интервалометрия), а также различные сервисные функции (долговременная запись, хранение, сортировка и сравнение информации, варианты отображения и т.д.). Такая реализация блока 14 регистрации позволяет осуществить более качественное разделение комплексных физиологических сигналов с выходов блока 10 демодуляции на составляющие, уменьшить влияние помех, артефактов и т.д. и расширить эксплуатационные удобства.The registration unit 14 may be a personal computer with two analog-to-digital converters built-in or additionally included at its input, the inputs of which are the inputs of the registration unit 14, and a set of corresponding known algorithms, such as, for example, digital filtering, statistical processing, analysis of individual components signal (intervalometry), as well as various service functions (long-term recording, storage, sorting and comparison of information, display options, etc.). Such an implementation of the registration unit 14 allows for a better separation of complex physiological signals from the outputs of the demodulation unit 10 into components, to reduce the influence of interference, artifacts, etc. and expand operational amenities.
Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом обеспечивает увеличение дальности действия и повышение помехоустойчивости системы. Это достигается путем использования сложных сигналов с комбинированной фазовой и частотной манипуляцией на одной несущей частоте.Thus, the proposed system in comparison with the prototype provides an increase in the range and increase the noise immunity of the system. This is achieved by using complex signals with combined phase and frequency shift keying on a single carrier frequency.
Сложные сигналы с комбинированной фазовой и частотной манипуляцией на одной несущей частоте открывают новые возможности в технике передачи физиологических параметров, характеризующих деятельность сердечнососудистой и дыхательной систем человека-оператора, на большие расстояния.Complex signals with combined phase and frequency manipulation on a single carrier frequency open up new possibilities in the technique of transmitting physiological parameters characterizing the activity of the cardiovascular and respiratory systems of a human operator over long distances.
Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.These signals allow the use of a new type of selection - structural selection. This means that there is a new opportunity to separate signals operating in the same frequency band and at the same time intervals.
К числу других проблем, от решения которых в значительной мере зависит дальнейший прогресс средств радиосвязи, следует отнести проблему установления надежной связи в каналах при наличии многолучевого характера распространения радиоволн. Наличие многолучевого распространения радиоволн приводит к искажению принимаемых сигналов, что затрудняет прием и снижает достоверность передачи физиологических параметров, характеризующих деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем человека-оператора.Among other problems, the solution of which largely determines the further progress of radio communications, should include the problem of establishing reliable communication in channels in the presence of a multipath nature of the propagation of radio waves. The presence of multipath propagation of radio waves leads to a distortion of the received signals, which complicates the reception and reduces the reliability of the transfer of physiological parameters characterizing the activity of the cardiovascular and respiratory systems of the human operator.
Попытки преодолеть вредное влияние многолучевости предпринимаются уже давно. К ним можно отнести разнесенный прием, селекцию сигналов по времени и углу прихода, корректирующее кодирование и некоторые другие методы. Однако все они не дают принципиального решения проблемы.Attempts to overcome the harmful effects of multipath have been made for a long time. These include diversity reception, signal selection by time and angle of arrival, corrective coding, and some other methods. However, all of them do not provide a fundamental solution to the problem.
Сложный ФМн-ЧМн-сигнал, благодаря своим хорошим корреляционным свойствам, может быть "свернут" в узкий импульс, длительность которого обратно пропорциональна используемой ширине полосы частот. Выбирая такую полосу частот, чтобы длительность "свернутого" импульса была меньше времени запаздывания, можно осуществить раздельный прием импульсов, приходящих в точку приема различными путями, а, суммируя их энергию, можно, кроме того, повысить помехоустойчивость приема сложных ФМн-ЧМн-сигналов. Тем самым указанная проблема получает принципиальное разрешение.Due to its good correlation properties, a complex QPSK-QPSK signal can be “folded” into a narrow pulse, the duration of which is inversely proportional to the used bandwidth. Choosing such a frequency band so that the duration of the “convoluted” pulse is shorter than the delay time, it is possible to separately receive pulses arriving at the receiving point in various ways, and by summing their energy, it is also possible to increase the noise immunity of receiving complex FMN-FMN signals. Thus, the indicated problem gets a fundamental solution.
С точки зрения обнаружения сложные ФМн-ЧМн-сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.From the point of view of detection, complex QPSK-FSK signals have high energy and structural secrecy.
Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time and spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, a complex signal at the receiving point may be masked by noise and interference. Moreover, the energy of a complex signal is by no means small, it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point in this region the signal power is less than the power of noise and interference.
Структурная скрытность сложных ФМн-ЧМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМн-ЧМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.The structural secrecy of complex QPSK-QPSK signals is due to a wide variety of their forms and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of complex QPSK-Qmn signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiver.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005118854/14A RU2297175C2 (en) | 2005-06-10 | 2005-06-10 | Physiological parameters monitoring system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005118854/14A RU2297175C2 (en) | 2005-06-10 | 2005-06-10 | Physiological parameters monitoring system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2297175C2 true RU2297175C2 (en) | 2007-04-20 |
Family
ID=38036988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005118854/14A RU2297175C2 (en) | 2005-06-10 | 2005-06-10 | Physiological parameters monitoring system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2297175C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2580597C2 (en) * | 2014-05-13 | 2016-04-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" | System for enforcing road traffic rules |
-
2005
- 2005-06-10 RU RU2005118854/14A patent/RU2297175C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2089094 C1 10.09.1997. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2580597C2 (en) * | 2014-05-13 | 2016-04-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулёва" | System for enforcing road traffic rules |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9603555B2 (en) | Motion/vibration detection system and method with self-injection locking | |
JP4834218B2 (en) | Dual-band telemetry system | |
US9375153B2 (en) | Motion/vibration sensor | |
JP7072102B2 (en) | Energy Efficient Ultra Wideband Impulse Radio Systems and Methods | |
US9924906B2 (en) | Random body movement cancellation for non-contact vital sign detection | |
EP3286576B1 (en) | Multi sensor radio frequency detection | |
CN103919527B (en) | Motion/disturbance signal detection system and method | |
Xiao et al. | Frequency-tuning technique for remote detection of heartbeat and respiration using low-power double-sideband transmission in the Ka-band | |
US8698636B2 (en) | Wireless detection apparatus and method | |
CA1091298A (en) | System for transmission of information | |
JP2018153619A (en) | Method and device for detecting a vital sign | |
EP1880233A1 (en) | System and methods for remote sensing using double-sideband signals | |
TWI493213B (en) | Motion/interference signal detection system and method thereof | |
Wang et al. | An injection-locked detector for concurrent spectrum and vital sign sensing | |
RU2297175C2 (en) | Physiological parameters monitoring system | |
CN104055519B (en) | Motion/Disturbance Detector | |
RU2371085C1 (en) | Monitor physiological system | |
RU47603U1 (en) | DIGITAL COMMUNICATION SYSTEM WITH PHASOMANIPULATED NOISE-LIKE SIGNALS | |
Sinharay et al. | A novel microwave measurement technique for non-contact vital sign monitoring | |
Dong et al. | A millimeter-wave Doppler sensor for bio-signals detection | |
Xu et al. | Non-contact vital sign monitoring using universal software radio peripheral | |
CN109212486A (en) | A kind of double-side band Doppler radar structure in local oscillator output end addition phase shifter | |
TWI741605B (en) | Phased-array doppler radar using injection-locking technology | |
KR20120045864A (en) | NOVEL 10GHz BIO-RADAR SYSTEM BASED ON FREQUENCY MULTIPLIER AND PHASE-LOCKED LOOP | |
JPH11202043A (en) | Living body detection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070611 |