專利名稱：一種波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀的制作方法
一種波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀技術領域
本發明屬于生命信息獲取與探測領域，特別涉及一種波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀。
背景技術：
超寬帶(ultrawideBand, UffB)雷達是一種新體制雷達，由于它具有高距離分辨率、強穿透能力、較好的抗動目標干擾能力和適宜于遠距離非接觸探測等優點，在臨床監護、反恐斗爭、災害救援、邊防海關安檢、國家安全等領域都具有了越來越多的應用。尤其在生命探測領域已經獲得了較好的應用，基于超寬帶雷達的生命探測儀就是一個典型應用。
傳統的超寬帶雷達生命探測儀主要將所探測到的生命參數(主要是探測對象的呼吸信號)作為波形或圖形顯示在顯示屏上以作為整個設備的輸出，依據波形或參數來判斷生命信息的有無。這種方法依賴于人的視覺或算法做判斷，要求觀察者對波形或圖形要有深入認識，并具有一定的經驗，要求算法性能優越，并不斷適應各種復雜環境，盡管如此，在實踐中仍發現誤判、漏判的情況。此外，這種在顯示屏上顯示的方法需要使用者將顯示屏置于離自己較近位置，并時刻用眼睛觀察屏幕，這占用了使用者大部分的精力和注意力。使用者往往不能對所處的環境變化有快速的認識和反應，在災害救援或者在反恐斗爭等復雜環境和場合中，使自身和設備處于危險之中。同時，在強光照射或者火災等場合，由于顯示屏的亮度和對比度不夠會引起觀察者看不清楚屏幕等情況，不能及時捕捉被測對象的信息。發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠將探測信息采用視頻(參數提取)和音頻同時顯示出來，從而彌補傳統生命參數探測儀的不足的波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是包括檢測被測對象的超寬帶生物雷達以及與超寬帶生物雷達的輸出端相連的回波信號預處理器，回波信號預處理器的輸出端與呼吸信號提取器的輸入端相連，呼吸信號提取器的輸出端與分別與智能識別及波形顯示器、信號調制器的輸入端相連，信號調制器的輸出端與音頻播放器的輸入端相連接。
所述的超寬帶生物雷達采用工作頻率在500MHz以上，工作帶寬大于或等于其中心頻率25%的雷達。
所述的回波信號預處理器對超寬帶生物雷達I的回波信號完成低通濾波、對信號進行去直流和去漂移。
所述的呼吸信號提取器對預處理后的雷達回波信號中的呼吸信號進行提取，其包含至少一種呼吸信號的提取算法。
所述的信號調制器對提取后的呼吸信號進行調幅或調頻，其調幅及調頻信號的載波頻率均在人耳的聽覺范圍內即30 - 30000Hzο
所述的音頻播放器采用能夠實時播放出經呼吸信號調制后的音頻信號的播放器。
所述的音頻播放器采用耳機或音箱。
所述的智能識別及波形顯示器將呼吸信號提取器提取的呼吸信號顯示在電子顯示屏上的播放設備。
所述的呼吸信號調制器的輸出端還連接有信號存儲器。
所述的信號存儲器將調幅或調頻信號以某種格式保存起來的設備，從而方便對信號的分析、存檔和檢索。
本發明將雷達回波信號分為兩路一路經處理提取呼吸信號，然后通過算法智能識別是否是人類的生命參數；另一路經過信號調節器進行調幅或調頻變為音頻信號，使用者通過音頻播放器實時監聽，利用人耳聽覺的高分辨能力來判斷是否有人類生命信息的存在。這種方法不僅通過算法對人體的呼吸信號進行智能識別，而且還將它們轉化為音頻信號，通過監聽進行人為識別。將波形參數智能識別和生命信息的音頻識別相融合，極大的提高生命探測的準確性和有效性。其主要特點有三個(I)由于人耳具有“噪聲掩蔽”和“多通道”特性，采用“聽”的方式往往能夠獲得波形或圖形顯示不出來的信息和算法提取不到的參數，從而能夠獲得更多的生物雷達回波信號所攜帶的生命信息；(2)這種方法能夠不完全依賴人的眼睛，在復雜和危險的環境中，使用者即使在用眼睛觀察環境變化的同時仍然不會漏掉探測信息；(3)采用波形參數和聽覺的雙重輸出和判別能夠在較大程度上增強對于是否存在生命體判斷的準確性。
本發明突破傳統雷達式生命探測儀“只能看不能聽”的限制，采用視頻和音頻兩種方法同步播放出探測目標的信息，這種雙重輸出方式不僅能使人們獲得更多的，采用波形或圖形顯示不出來的生命信息，大大增加對生命信息探測的準確性和復雜情況下的探測能力，而且能夠在生命信息探測中不完全依賴于視覺，使人們在復雜和危險的環境中即使用眼睛觀察環境變化的同時，也不容易漏掉探測信息。
圖I是本發明的整體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，但此處描述的具體實施方式
僅僅用于解釋本發明，而不用于限定本發明。
參見圖1，本發明包括檢測被測對象的超寬帶生物雷達I以及與超寬帶生物雷達 I的輸出端相連的回波信號預處理器2，回波信號預處理器2的輸出端與呼吸信號提取器3 的輸入端相連，呼吸信號提取器3的輸出端與分別與智能識別及波形顯示器4、信號調制器 5及信號存儲器7的輸入端相連,信號調制器5的輸出端與音頻播放器6的輸入端相連接。 其中，超寬帶生物雷達I采用工作頻率在500MHz以上，工作帶寬大于或等于其中心頻率25% 的雷達；回波信號預處理器2對超寬帶生物雷達I的回波信號完成低通濾波、對信號進行去直流和去漂移；呼吸信號提取器3對預處理后的雷達回波信號中的呼吸信號進行提取，其包含至少一種呼吸信號的提取算法；信號調制器5對提取后的呼吸信號進行調幅或調頻， 其調幅及調頻信號的載波頻率均在人耳的聽覺范圍內即30 - 30000Hz ;音頻播放器6采用能夠實時播放出經呼吸信號調制后的音頻信號的耳機或音箱；智能識別及波形顯示器4將呼吸信號提取器提取的呼吸信號顯示在電子顯示屏上的播放設備；信號存儲器7將調幅或調頻信號以某種格式保存起來的設備，從而方便對信號的分析、存檔和檢索。
本發明雷達波經由雷達天線發射向被測對象，雷達波經被測對象的呼吸信號調制后反射回雷達，經同一雷達天線接收，經回波信號預處理器進行預處理(主要進行低通濾波、對信號進行去直流、去漂移等功能)，之后對該信號進行呼吸信號的提取，再對提取出來的呼吸信號進行幅度調制或頻率調制，其調幅及調頻信號的載波頻率均在人耳的聽覺范圍內(30 — 30000Hz)，但其理想載波頻率在100-300HZ之間。該調制信號由麥克風(耳機或音箱等音頻播放設備)播放，也同時由電子顯示屏同時顯示出來，并由信號存儲器進行存儲， 以便對其進行分析、存檔和檢索。
盡管本發明所論述的是一種適用于生命信息探測的超寬帶雷達式生命信息探測儀，但本發明的使用范圍并不僅限于人體呼吸信號的檢測。本發明還可廣泛應用于各類廣譜聲學信號的探測，包括利用傳統麥克風無法采集到的，極微弱的聲學和振動信號的探測。
權利要求
1.一種波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀，其特征在于包括檢測被測對象的超寬帶生物雷達(I)以及與超寬帶生物雷達(I)的輸出端相連的回波信號預處理器(2)， 回波信號預處理器(2)的輸出端與呼吸信號提取器(3)的輸入端相連，呼吸信號提取器(3) 的輸出端與分別與智能識別及波形顯示器(4)、信號調制器(5)的輸入端相連，信號調制器(5)的輸出端與音頻播放器(6)的輸入端相連接。
2.根據權利要求I所述的波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀，其特征在于 所述的超寬帶生物雷達(I)采用工作頻率在500MHz以上，工作帶寬大于或等于其中心頻率 25%的雷達。
3.根據權利要求I所述的波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀，其特征在于 所述的回波信號預處理器(2)對超寬帶生物雷達(I)的回波信號完成低通濾波、對信號進行去直流和去漂移。
4.根據權利要求I所述的波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀，其特征在于 所述的呼吸信號提取器(3)對預處理后的雷達回波信號中的呼吸信號進行提取，其包含至少一種呼吸信號的提取算法。
5.根據權利要求I所述的波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀，其特征在于 所述的信號調制器(5)對提取后的呼吸信號進行調幅或調頻，其調幅及調頻信號的載波頻率均在人耳的聽覺范圍內即30 - 30000Hzο
6.根據權利要求I所述的波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀，其特征在于 所述的音頻播放器(6)采用能夠實時播放出經呼吸信號調制后的音頻信號的播放器。
7.根據權利要求6所述的波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀，其特征在于 所述的音頻播放器(6)采用耳機或音箱。
8.根據權利要求I所述的波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀，其特征在于 所述的智能識別及波形顯示器(4)將呼吸信號提取器提取的呼吸信號顯示在電子顯示屏上的播放設備。
9.根據權利要求I所述的波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀，其特征在于 所述的呼吸信號調制器(3)的輸出端還連接有信號存儲器(7)。
10.根據權利要求9所述的波形與音頻相融合的超寬帶雷達生命探測儀，其特征在于 所述的信號存儲器(7)將調幅或調頻信號以某種格式保存起來的設備，從而方便對信號的分析、存檔和檢索。
全文摘要
本發明公開了一種新型波形參數和音頻相融合的超寬帶雷達式生命探測儀，將雷達回波分為兩路一路經處理提取呼吸信號，然后智能識別是否是人類的生命參數；另一路經過調幅或調頻變為音頻信號，利用人耳的“多通道”和“噪聲掩蔽”特性，采用“聽”的方式實時監聽雷達回波所攜帶的信息，以獲得超寬帶生物雷達回波波形難以表達的信息，從而人為判別生物雷達回波信號中是否攜帶有生命信息。通過上述兩種處理和識別，極大地提高生命探測的準確性。本發明突破傳統雷達式生命探測儀依靠單一波形參數識別的限制，提高了雷達式生命探測儀的實用性，具有好的應用前景。
文檔編號G01S13/88GK102981161SQ20121052140
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者王健琪, 李盛, 呂昊, 荊西京, 張楊, 薛慧君, 路國華 申請人:中國人民解放軍第四軍醫大學