一種基于uwb 生物雷達的掃描探測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法及系統(tǒng)，屬于生物雷達探測【技術領域】，包括：1）對UWB生物雷達系統(tǒng)參數(shù)進行初始化設置，然后設定最遠探測距離、起始距離、時窗及掃描模式；2）根據(jù)起始距離由近及遠分區(qū)域進行掃描，判斷該區(qū)域是否達到了設定的最遠探測距離；3）通過檢測人體呼吸做出有無生命跡象的判斷，如果無生命跡象，則說明該區(qū)域不存在人體目標，則增大起始距離對下一個區(qū)域進行掃描；如果有生命跡象，則根據(jù)初始設定的掃描模式進行相應的檢測和處理。該方法能夠在未知人體目標距離的情況下，解決人體目標的探測識別問題。
【專利說明】 —種基于UWB生物雷達的掃描探測方法及系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物雷達探測【技術領域】，具體涉及一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]生物雷達是一種用于生命體目標探測和識別的特殊形式雷達，是國際科技界公認的新興前沿技術。該技術主要以人體為探測目標，以雷達發(fā)射的電磁波為載體，能穿透廢墟、墻壁等障礙，檢測到人體目標的運動，或呼吸、心跳等生命體征引起的體表微動，進而判斷有無目標的存在。生物雷達具有非接觸、穿透力強、能精確定位的特點，在生物醫(yī)學、國家安全、應急救援等領域具有廣泛的應用前景。
[0003]生物雷達主要采用窄帶連續(xù)波(Continuous Wave, Cff)和超寬譜(UltraWideband, UWB)兩種體制的雷達技術。相比而言，UWB生物雷達具有較強的穿透能力、良好的近場性能和目標識別能力。特別是其具有距離信息，不僅能探測和識別人體目標的有無，而且能進一步實現(xiàn)目標的測距或定位。
[0004]在穿透障礙物(墻壁、廢墟等)條件下，UffB生物雷達以人體目標的呼吸為探測指標，并以此為依據(jù)判斷目標的有無。現(xiàn)階段，UWB生物雷達技術研究大都圍繞微弱呼吸信號的檢測和識別，已經(jīng)取得了較好的效果。但是在實際使用中，人體目標距離通常未知。對這一問題的忽視將導致UWB生物雷達難以用于實際場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法及系統(tǒng)，該方法基于UWB生物雷達的距離信息和相關控制參數(shù)，在未知人體目標距離的情況下，實現(xiàn)對目標的有效覆蓋和可靠探測，從而解決人體目標的探測識別問題。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法，包括以下步驟:
[0008]I)對UWB生物雷達系統(tǒng)參數(shù)進行初始化設置，然后設定最遠探測距離、起始距離、時窗及掃描模式；
[0009]2)根據(jù)起始距離，由近及遠分區(qū)域進行掃描，判斷該區(qū)域是否達到了設定的最遠探測距離，如果達到則結(jié)束探測，未達到則對該區(qū)域進行生命探測識別；
[0010]3)通過檢測人體呼吸做出有無生命跡象的判斷，如果無生命跡象，則說明該區(qū)域不存在人體目標，則增大起始距離對下一個區(qū)域進行掃描；如果有生命跡象，則對人體目標進行識別和測距，然后根據(jù)初始設定的掃描模式進行相應的操作，得出探測結(jié)果。
[0011]所述的生物雷達系統(tǒng)參數(shù)包括發(fā)射脈沖的重復頻率，回波接收采樣點數(shù)和回波接收采樣速度。
[0012]所述的最遠探測距離由預期探測區(qū)域的實際距離決定。
[0013]所述時窗決定了每次探測中UWB生物雷達覆蓋的相對距離范圍，對應回波信號的延遲時間，時窗與距離的換算關系滿足式(I):
【權(quán)利要求】
1.一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)對UWB生物雷達系統(tǒng)參數(shù)進行初始化設置，然后設定最遠探測距離、起始距離、時窗及掃描模式； 2)根據(jù)起始距離，由近及遠分區(qū)域進行掃描，判斷該區(qū)域是否達到了設定的最遠探測距離，如果達到則結(jié)束探測，未達到則對該區(qū)域進行生命探測識別； 3)通過檢測人體呼吸做出有無生命跡象的判斷，如果無生命跡象，則說明該區(qū)域不存在人體目標，則增大起始距離對下一個區(qū)域進行掃描；如果有生命跡象，則對人體目標進行識別和測距，然后根據(jù)初始設定的掃描模式進行相應的操作，得出探測結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法，其特征在于，所述的生物雷達系統(tǒng)參數(shù)包括發(fā)射脈沖的重復頻率，回波接收采樣點數(shù)和回波接收采樣速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法，其特征在于，所述的最遠探測距離由預期探測區(qū)域的實際距離決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法，其特征在于，所述時窗決定了每次探測中UWB生物雷達覆蓋的相對距離范圍，對應回波信號的延遲時間，時窗與距離的換算關系滿足式(I):
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法，其特征在于，所述的掃描模式包括單目標掃描模式和多目標掃描模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法，其特征在于，所述的單目標掃描模式是當生命探測識別為有目標時，UffB生物雷達會對當前區(qū)域進行重復探測識別，UffB生物雷達對距離雷達最近的人體目標做出反應。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法，其特征在于，所述的多目標掃描模式是當生命探測識別為有目標時，UWB生物雷達會對當前目標進行標記，進而對下一個區(qū)域繼續(xù)進行探測。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法，其特征在于，所述的檢測人體呼吸做出有無生命跡象的判斷，是實現(xiàn)生命探測識別的過程，該過程是在噪聲和背景雜波中估計正弦函數(shù)的幅度、頻率和延時，表現(xiàn)為式(2):
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于UWB生物雷達的掃描探測方法，其特征在于，所述的UWB生物雷達采用沖擊脈沖體制，發(fā)射脈沖的寬度控制在ns級別，頻譜寬度和中心頻率均為 500 MHz。
10.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1-9中任意一項所述的掃描探測方法的UWB生物雷達掃描探測系統(tǒng)，其特征在于，包括雷達主機、收發(fā)天線和用于控制雷達主機工作狀態(tài)的控制顯示單元，所述的雷達主機包括脈沖發(fā)射器、發(fā)射機、時域邏輯單元、控制單元、接收機和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器； 脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的窄脈沖和脈沖分別送至發(fā)射機和時域邏輯單元，窄脈沖在發(fā)射機被整形后，通過收發(fā) 天線輻射出去；脈沖送至時域邏輯單元后，在控制單元的操控下產(chǎn)生延遲時間可控的距離門，同時觸發(fā)接收機對回撥信號進行采樣，采樣后的回波信號經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器采集后被送至控制顯示單元，控制顯示單元對回波數(shù)據(jù)進行處理，檢測其中包含的人體呼吸信號后對人體目標進行識別和測距，得出探測結(jié)果。
【文檔編號】G01V3/12GK103454691SQ201310370706
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】呂昊, 王健琪, 荊西京, 李釗, 張楊, 焦騰, 于霄, 薛慧君 申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學