基于谱估计的非接触式生命体征检测算法研究

发布时间：2017-03-16 11:01

  本文关键词：基于谱估计的非接触式生命体征检测算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：非接触式无线生命体征监测系统融合了生物医学工程、雷达、电子和计算机技术,是将现代雷达技术应用于生物医学的一次重要尝试。系统工作时人体无需接触任何电极或传感器,可以穿透衣服、废墟等非金属介质,在较远的距离内检测人体生命体征信息,同时避免了待测者由于接触产生的的身体不适或者二次伤害。可以用于对感染传染性疾病病人、重症病人的临床监护,还可以实时监护婴幼儿的生命体征,及时发现疾病。本文详细介绍了现有的超宽带雷达原理,阐述了超宽带雷达相对于传统连续波雷达的优势,详细介绍了超宽带雷达生命体征监测系统的系统架构、信号模型及信号处理方法。本文的研究主要针对非接触式生命体征监测系统超宽带雷达回波信号处理方法,通过分析知道,用傅里叶变换计算呼吸、心跳频率时可能无法区分心跳频率和呼吸频率的高次谐波。针对传统的傅里叶变换在信号处理方面的不足之处,本文提出了MUSIC算法、Root-MUSIC算法两种谱估计算法在该系统中的应用,验证算法可行性,经过实验数据分析得出结论,详细阐述了谱估计算法的分辨率、准确性、效率等。文章最后对本系统的硬件方面进行了设计,并对MUSIC算法、Root-MUSIC算法算法的软件程序进行了编写。最终,基于TMS320C6678芯片的DSP平台对MUSIC算法、Root-MUSIC算法算法进行了仿真和调试。其结果表明两种谱估计算法在DSP平台下估计呼吸、心跳信号频率时是有效的和可行的。
【关键词】：超宽带雷达系统 MUSIC Root-MUSIC DSP
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R443;TN957.51
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 非接触式生命体征监测技术7-8
• 1.2 非接触式生命体征监测系统国内外研究概述8-10
• 1.3 谱估计算法研究现状10-11
• 1.4 选题的背景和意义11
• 1.5 论文的主要内容安排11-13
• 2 超宽带雷达系统介绍13-22
• 2.1 超宽带雷达简介13-15
• 2.2 系统架构15-17
• 2.3 系统算法流程17-21
• 2.3.1 雷达回波17-18
• 2.3.2 动目标检测18-19
• 2.3.3 距离门切换19-20
• 2.3.4 高频滤波20
• 2.3.5 谱估计算法20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 基于非接触式生命体征监测系统的检测算法研究22-42
• 3.1 回波信号分析及生命体征信号建模22-27
• 3.1.1 呼吸、心跳信号分析22-25
• 3.1.2 雷达信号分析25-26
• 3.1.3 生命体征信号建模26-27
• 3.2 谱估计算法27-31
• 3.2.1 MUSIC算法的基本原理27-30
• 3.2.2 Root-MUSIC算法的基本原理30-31
• 3.3 谱估计算法在生命体征信号处理中的应用31-41
• 3.3.1 模拟信号的仿真31-32
• 3.3.2 实际信号的测试32-39
• 3.3.3 实际信号测试结果分析39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 基于DSP平台的信号处理算法的实现42-61
• 4.1 数字信号处理概述42-46
• 4.1.1 DSP系统简介42-43
• 4.1.2 DSP系统设计过程43-44
• 4.1.3 TMS320C6678简介44-46
• 4.2 DSP相关外设及电路设计46-48
• 4.2.1 系统功耗分析46
• 4.2.2 系统时钟分析46-47
• 4.2.3 外部存储器47-48
• 4.3 DSP的软件实现48-60
• 4.3.1 整体设计流程48-49
• 4.3.2 算法设计流程49-55
• 4.3.3 算法仿真与调试结果55-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 总结61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-68
• 附录68

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本文编号：251651