基于超宽带雷达的生命体征检测算法研究

发布时间：2020-12-13 02:29

　　随着无线电技术的快速发展,超宽带雷达逐渐成为生命体征检测的一个重要研究领域。超宽带雷达因其距离分辨率高、穿透能力强、抗干扰等优势,在生命体征检测中发挥越来越重要的作用。其中基于超宽带雷达的生命体征检测系统应用领域广阔,特别是在医疗健康、灾难救援、军事战争等方向上。本文研究基于超宽带雷达的生命体征检测算法,主要内容归纳如下:(1)针对接收信号中存在较强的杂波和噪声,本文首先使用平均相消法对静止杂波进行滤除,接着利用频域低通滤波和信号自相关处理对信号进行降噪以提高信号的信噪比,然后采用距离门选择算法提取体表振动信号。(2)研究单目标的生命体征检测算法。针对被测目标可能存在轻微移动(没有过多抖动),提出轨迹捕捉算法,其通过接收脉冲的峰值位置去预测目标的运动轨迹,接着按照运动轨迹去修正每一束接收脉冲以获得目标静止状态下的接收信号。为了解决弱心跳信号容易被呼吸谐波和其他杂波掩盖的问题,提出N次迭代的峰值捕捉算法,其首先提取呼吸频率并抑制其高次谐波,接着在心跳频段捕获M个峰值频率,然后迭代N次统计心跳频段出现最多次数的峰值频率作为心跳频率。通过MATLAB算法仿真,结果表明,该算法可以准确提取静止... 

【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

现有的生命体征测量方式

8时（如：皮肤大面积烧伤、地震中被废墟掩埋等）便无法进行；而非接触式测量克服了必须接触的不足，可在多种环境下进行测量，但在测量精度和稳定性上要进一步改善。如图2.1所示，现有非接触式体征测量主要通过3种方式实现。图2.1现有的生命体征测量方式2.2.1接触式体征测量当前，接触式体征测量主要包括压力法测量和心电法测量。如图2.2所示，其原理为将电极或传感器放在被测试者的某一特定位置，测出生物电或振动幅度的变化，然后利用电路对其进行放大滤波处理，以记录特定部位的生理活动周期，提取得到人体的生命体征信息。图2.2接触式体征测量示意图压力法：人的胸腔和动脉血管会随着人体呼吸或心跳产生周期性变化，此时使用压力传感器可以准确地捕捉到振幅变化，随后对该信号进行处理分离出呼吸、心跳信号。心电法：使用电极感应并采集人体在心跳时引起的体内生物电流变化，并且

触式电极测量得出距离小于10英尺时的心电信号。该测量方式的检测原理和传统电容心电图相同，唯一的区别在于电极可以不接触皮肤获取心电信号。2002年对电极进行相关改进，得到了一种基于电容耦合的非接触电极，并利用集成放大电路使电极长宽达到1英尺、厚度达到0.35英尺。由于被测试者需要被长时间监测，非接触式电极在具有测量稳定性的同时，还要具备一定的舒适性，因此，小巧、舒适和高精度成为了非接触式电极近些年的发展方向。2、基于热效应的体征测量基于热效应的体征测量[45]主要是基于红外热成像技术的体征测量。如图2.3所示，红外热成像技术利用远、中红外射线测量人体的热辐射，通过对体表温度变化进行动态记录，并对记录图像进行处理以获得心率和呼吸频率。人体新陈代谢产生的热量需要通过血液循环传到体表，并以辐射的方式传到体外，从而保持正常体温。血液循环一般通过心脏控制血管的血流量和血管的扩张收缩来实现，因此可以通过测量体表温度的变化周期来间接获得心脏的变化周期。图2.3基于热效应的体征测量示意图呼吸运动导致口鼻处的温度变化也具有类似的周期性，因此红外热成像技术还可以对人体口鼻进行测量，接着对测量数据进行处理提取出呼吸频率，这一技术已在早产儿呼吸频率的检测上得到成功应用。3、基于机械效应的体征测量基于机械效应的体征测量主要包括雷达、激光和视频运动分析三种方式，这里简要介绍基于雷达信号的体征测量。人体的呼吸心跳运动将会在胸部表面产生


本文编号：2913720