專利名稱：一種基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生命信息獲取與探測領(lǐng)域，特別涉及一種非接觸式的基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀。
背景技術(shù)：
超寬帶(ultrawideBand, UffB)雷達(dá)由于具有多種優(yōu)越性能,如高距離分辨率、強(qiáng)穿透能力、較好的抗動(dòng)目標(biāo)干擾能力和適宜于近距離探測等優(yōu)點(diǎn)，在臨床監(jiān)護(hù)、反恐斗爭、災(zāi)害救援、邊防海關(guān)安檢、國家安全等領(lǐng)域都具有諸多應(yīng)用。作為一種生物傳感器，它突破了傳統(tǒng)接觸式生命信息檢測技術(shù)的局限，在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，典型的應(yīng)用就是基于超寬帶雷達(dá)的生命探測儀。在超寬帶雷達(dá)生命探測儀所探測到的生命參數(shù)中，人們主要關(guān)心探測對象的呼吸 信號(hào)。目前對呼吸信號(hào)的獲取主要是采用數(shù)字信號(hào)處理的方法將對生命體探測的回波信號(hào)進(jìn)行呼吸信號(hào)分離，之后將它們在顯示屏上用波形或者圖形顯示出來，通過人的視覺或軟件算法智能識(shí)別辨別是否有生命體的存在。這種方法由于依賴人的視覺辨識(shí)能力和軟件算法，因而具有一定的局限性，因此存在著誤判、漏判的可能性。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(shí)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(huán)境變化有快速的認(rèn)識(shí)和反應(yīng)，在災(zāi)害救援或者在反恐斗爭等復(fù)雜環(huán)境和場合中，使自身和設(shè)備處于危險(xiǎn)之中。同時(shí)，在強(qiáng)光照射或者火災(zāi)等場合，由于顯示屏的亮度和對比度不夠會(huì)引起觀察者看不清楚屏幕等情況，不能及時(shí)捕捉被測對象的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠突破采用波形或圖形進(jìn)行生命參數(shù)識(shí)別的局限的基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括檢測被測對象的超寬帶生物雷達(dá)以及與超寬帶生物雷達(dá)的輸出端相連的回波信號(hào)預(yù)處理器，回波信號(hào)預(yù)處理器的輸出端與呼吸信號(hào)提取器的輸入端相連，呼吸信號(hào)提取器的輸出端與呼吸信號(hào)調(diào)制器的輸入端相連，呼吸信號(hào)調(diào)制器的輸出端與音頻播放器相連接。所述的超寬帶生物雷達(dá)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(dá)。所述的回波信號(hào)預(yù)處理器對超寬帶生物雷達(dá)I的回波信號(hào)完成低通濾波、對信號(hào)進(jìn)行去直流和去漂移。所述的呼吸信號(hào)提取器對預(yù)處理后的雷達(dá)回波信號(hào)中的呼吸信號(hào)進(jìn)行提取，其包含至少一種呼吸信號(hào)的提取算法。所述的呼吸信號(hào)調(diào)制器對提取后的呼吸信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅或調(diào)頻，其調(diào)幅及調(diào)頻信號(hào)的載波頻率均在人耳的聽覺范圍內(nèi)即30 - 30000Hz。
所述的音頻播放器采用能夠?qū)崟r(shí)播放出經(jīng)呼吸信號(hào)調(diào)制后的音頻信號(hào)的播放器。所述的音頻播放器采用耳機(jī)或音箱。所述的呼吸信號(hào)調(diào)制器的輸出端還連接有信號(hào)存儲(chǔ)器。所述的信號(hào)存儲(chǔ)器將調(diào)幅或調(diào)頻信號(hào)以某種格式保存起來的設(shè)備，從而方便對信號(hào)的分析、存檔和檢索。本發(fā)明將人體的呼吸信號(hào)采用音頻播放器播放出來，使用者通過耳機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)聽。由于人耳具有“聽覺噪聲掩蔽”和“多通道信息識(shí)別”的獨(dú)特性質(zhì)，采用本發(fā)明能夠利用人耳聽覺的高分辨能力來判斷是否有生命信息的存在，提高對生命信息辨識(shí)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，這種方法還能將人的眼睛解放出來，能夠在復(fù)雜和危險(xiǎn)的環(huán)境中用眼睛觀察環(huán)境的變化，同時(shí)用耳朵傾聽生命信息(呼吸信號(hào))。
本發(fā)明突破傳統(tǒng)雷達(dá)式生命探測儀對生命參數(shù)波形識(shí)別的局限性，利用人類聽覺的高分辨能力，采用“聽”的方式感知被測對象的生命參數(shù)。采用這種方式有望獲得采用波形、圖形或算法顯示或提取不出來的信息，從而獲得更多的生物雷達(dá)回波信號(hào)所攜帶的生命息，進(jìn)一步提聞生命信息探測的準(zhǔn)確性。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，但此處描述的具體實(shí)施方式
僅僅用于解釋本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明。參見圖1，本發(fā)明包括檢測被測對象的超寬帶生物雷達(dá)I以及與超寬帶生物雷達(dá)I的輸出端相連的回波信號(hào)預(yù)處理器2，回波信號(hào)預(yù)處理器2的輸出端與呼吸信號(hào)提取器3的輸入端相連，呼吸信號(hào)提取器3的輸出端與呼吸信號(hào)調(diào)制器4的輸入端相連，呼吸信號(hào)調(diào)制器4的輸出端與音頻播放器5相連接；其中，超寬帶生物雷達(dá)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(dá)；回波信號(hào)預(yù)處理器2對超寬帶生物雷達(dá)I的回波信號(hào)完成低通濾波、對信號(hào)進(jìn)行去直流和去漂移；呼吸信號(hào)提取器3對預(yù)處理后的雷達(dá)回波信號(hào)中的呼吸信號(hào)進(jìn)行提取，其包含至少一種呼吸信號(hào)的提取算法；呼吸信號(hào)調(diào)制器4對提取后的呼吸信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅或調(diào)頻，其調(diào)幅及調(diào)頻信號(hào)的載波頻率均在人耳的聽覺范圍內(nèi)即30 - 30000Hz ；音頻播放器5采用能夠?qū)崟r(shí)播放出經(jīng)呼吸信號(hào)調(diào)制后的音頻信號(hào)的播放器，包括耳機(jī)或音箱。本發(fā)明的呼吸信號(hào)調(diào)制器4的輸出端還連接有信號(hào)存儲(chǔ)器6，其中信號(hào)存儲(chǔ)器6將調(diào)幅或調(diào)頻信號(hào)以某種格式保存起來的設(shè)備，從而方便對信號(hào)的分析、存檔和檢索。超寬帶生物雷達(dá)產(chǎn)生工作頻率在500MHz以上，工作帶寬大于或等于其中心頻率25%的超寬帶雷達(dá)波，該雷達(dá)波經(jīng)由雷達(dá)天線發(fā)射向被測對象，雷達(dá)波經(jīng)被測對象的呼吸信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后反射回雷達(dá)，經(jīng)同一雷達(dá)天線接收，經(jīng)回波信號(hào)預(yù)處理器2進(jìn)行預(yù)處理(主要進(jìn)行低通濾波、對信號(hào)進(jìn)行去直流、去漂移等功能)，之后對該信號(hào)進(jìn)行呼吸信號(hào)的提取，再對提取出來的呼吸信號(hào)進(jìn)行幅度調(diào)制或頻率調(diào)制，其調(diào)幅及調(diào)頻信號(hào)的載波頻率均在人耳的聽覺范圍內(nèi)(30 - 30000Hz)，但其理想載波頻率在100-300HZ之間。該調(diào)制信號(hào)可由麥克風(fēng)(耳機(jī)或音箱等音頻播放設(shè)備)播放，也可由信號(hào)存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)，以便對其進(jìn)行分析、存檔和檢索。盡管本發(fā)明所論述的是一種適用于生命信息探測的超寬帶雷達(dá)式音頻探測儀，但 本發(fā)明的使用范圍并不僅限于生命信息的檢測。本發(fā)明還可廣泛應(yīng)用于各類廣譜聲學(xué)信號(hào)的探測，包括利用傳統(tǒng)麥克風(fēng)無法采集到的，極微弱的聲學(xué)和振動(dòng)信號(hào)的探測。
權(quán)利要求
1.一種基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀，其特征在于包括檢測被測對象的超寬帶生物雷達(dá)(I)以及與超寬帶生物雷達(dá)(I)的輸出端相連的回波信號(hào)預(yù)處理器(2)，回波信號(hào)預(yù)處理器(2)的輸出端與呼吸信號(hào)提取器(3)的輸入端相連，呼吸信號(hào)提取器(3)的輸出端與呼吸信號(hào)調(diào)制器(4)的輸入端相連，呼吸信號(hào)調(diào)制器(4)的輸出端與音頻播放器(5)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀，其特征在于所述的超寬帶生物雷達(dá)(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(dá)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀，其特征在于所述的回波信號(hào)預(yù)處理器(2)對超寬帶生物雷達(dá)(I)的回波信號(hào)完成低通濾波、對信號(hào)進(jìn)行去直流和去漂移。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀，其特征在于所述 呼吸信號(hào)提取器(3)對預(yù)處理后的雷達(dá)回波信號(hào)中的呼吸信號(hào)進(jìn)行提取，其包含至少一種呼吸信號(hào)的提取算法。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀，其特征在于所述的呼吸信號(hào)調(diào)制器(4)對提取后的呼吸信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅或調(diào)頻，其調(diào)幅及調(diào)頻信號(hào)的載波頻率均在人耳的聽覺范圍內(nèi)即30 - 30000Hzο
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀，其特征在于所述的音頻播放器(5)采用能夠?qū)崟r(shí)播放出經(jīng)呼吸信號(hào)調(diào)制后的音頻信號(hào)的播放器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀，其特征在于所述的音頻播放器(5)采用耳機(jī)或音箱。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀，其特征在于所述的呼吸信號(hào)調(diào)制器(4)的輸出端還連接有信號(hào)存儲(chǔ)器(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀，其特征在于所述的信號(hào)存儲(chǔ)器(6)將調(diào)幅或調(diào)頻信號(hào)以某種格式保存起來的設(shè)備，從而方便對信號(hào)的分析、存檔和檢索。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于超寬帶雷達(dá)的音頻生命參數(shù)探測儀，包括檢測被測對象的超寬帶生物雷達(dá)以及與超寬帶生物雷達(dá)的輸出端相連的回波信號(hào)預(yù)處理器，回波信號(hào)預(yù)處理器的輸出端與呼吸信號(hào)提取器的輸入端相連，呼吸信號(hào)提取器的輸出端與呼吸信號(hào)調(diào)制器的輸入端相連，呼吸信號(hào)調(diào)制器的輸出端與音頻播放器相連接。將超寬帶生物雷達(dá)獲取的可能的人類呼吸信號(hào)經(jīng)過進(jìn)一步的調(diào)幅或調(diào)頻，然后通過音頻播放器播放出來，通過實(shí)時(shí)監(jiān)聽，利用人類聽覺高分辨能力，判斷是否是人類的生命信息(呼吸)存在。本發(fā)明突破傳統(tǒng)雷達(dá)式生命探測儀對對生命參數(shù)波形識(shí)別的局限性，可提高生命探測的準(zhǔn)確性，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102961165SQ20121052140
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者王健琪, 李盛, 呂昊, 荊西京, 張楊, 路國華, 薛慧君 申請人:中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué)