专利名称：一种多通道基于uwb雷达式生命探测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及属于非接触生命参数探测技术领域，特别涉及一种可用于多目标探测 的多通道基于UWB的雷达式生命探测仪。
背景技术：
雷达式生命探测仪是一种融合雷达技术和生物医学工程技术可穿透非金属介质 (砖墙、废墟等)非接触、远距离地探测人类生命体(呼吸、心跳、体动等)的一种新兴特殊 雷达。而雷达式生命探测仪技术则是以生命体为探测目标的一项新兴技术，是国际科技界 公认的一个非常重要的前沿技术领域。由于该技术对被测量对象无任何约束，无需接触性 电极、传感器、电缆等的连接，而且可以隔一定的距离、穿透一定的介质(如衣服、纱布、砖 墙、废墟等)对人体进行识别探测，所以可广泛用于灾害被埋人员搜救、反恐斗争中隔墙监 控及战场侦察等领域，特别是在应急救援、反恐等领域具有不可替代的优势。目标识别能力和距离、角度分辨力是当今雷达式生命探测仪领域研究的两个重 点，也是本文需要突破的关键问题。目前，较为成熟的基于连续波雷达体制的雷达式生命探 测仪系统只能给出有人无人的结果，而无法给出目标的距离和角度信息等，穿透能力也有 待进一步提高。鉴于超宽谱雷达所具有的优势，我们采用了目前国际上先进的超宽谱技术， 将其与非接触生命探测技术相结合，研究基于超宽谱的非接触探人雷达技术。现行的雷达式生命探测技术以对单目标的探测识别为主，对多目标的探测和定位 也仅限于运动目标。到目前为止，该领域尚未解决多个静止人体目标的识别和二维定位问 题。多静目标探测识别定位技术是国际生命探测领域的一个新的研究方向和难点，该技术 是雷达式生命探测仪的关键技术，它制约着雷达式生命探测仪的广泛应用。多静目标探测 识别定位难题的解决可以极大地提高非接触生命探测中的探测效率，满足实际工作中对多 目标快速探测定位的需求。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种多通道的可实现多 目标二维探测定位的基于UWB的雷达式生命探测仪，解决多个静止人体目标的二维探测和 定位问题。本发明采用如下技术方案一种多通道基于UWB的雷达式生命探测仪，包括UWB生物雷达前端和计算单元，所 述UWB生物雷达前端包括一个发射天线、三个接收天线、脉冲振荡器、电磁脉冲产生器、取 样积分器；所述发射天线与每一个所述接收天线组成一个通道，共组成三个通道；所述脉 冲振荡器产生脉冲信号，该信号触发电磁脉冲产生器产生窄脉冲，并通过所述发射天线辐 射出去；反射信号经过每个所述接收天线送到取样积分器，由脉冲振荡器产生的脉冲信号 同时经过延时电路和距离门产生器产生距离门，对接收信号进行选择，信号通过取样积分 电路，经过积累后微弱信号被检测出来，并经由放大器和滤波器进行放大、滤波得到三路雷达回波信号，所述三路雷达回波信号经高速A/D采集卡采样后送入计算单元，由计算单元 对采集到的三路雷达回波信号进行分析处理，最终提取多个人体目标生命信息和各目标的
二维位置信息。所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，所述发射天线和其中一个接收天线紧密排 列置于中央，另外两接收天线设置于两边，形成形似哑铃的结构。所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，所述计算单元包括信号积分模块、信号分 解重构模块、数字滤波模块和数字微分模块、空间频率分析模块和滤波反投影定位模块，所 述信号积分模块在距离上分别对三路雷达回波信号进行积分，所述信号分解重构模块将经 过积分后的三路雷达回波信号分别进行分解、重构，合成三路目标回波信号和三路距离信 号，所述数字滤波和数字微分模块对三路目标回波信号分别进行数字滤波和数字微分，所 述空间频率分析模块用于根据数字滤波和数字微分后的三路目标回波信号以及三路距离 信号进行空间频率分析，得到目标的三个投影信号；所述滤波反投影定位模块用于根据所 述三个投影信号确定目标的二维位置信息并形成显示图像。所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，还包括投影信号预处理模块，用于将所述 三个投影信号进行去中值和归一化处理，将预处理后信号发送给所述滤波反投影定位模 块。所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，所述滤波反投影定位模块包括顺次连接的 一维傅里叶变换模块、一维权重因子模块、一维逆傅立叶变换模块、直接反投影模块；所述 一维傅里叶变换模块用于对三个通道的预处理后投影信号作一维傅里叶变换；所述一维权 重因子模块用于对所述经过一维傅里叶变换后的投影信号乘以一维权重因子I Ρ I ；所述 一维逆傅立叶变换模块用于对乘以一维权重因子I ρ I后的投影信号作逆傅立叶变换；所 述直接反投影模块用于对经过逆傅立叶变换的投影信号作直接反投影。所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，一维权重因子I P I的最终确定如下式所 示
权利要求
1.一种多通道基于UWB的雷达式生命探测仪，其特征在于，包括UWB生物雷达前端和 计算单元，所述UWB生物雷达前端包括一个发射天线、三个接收天线、脉冲振荡器、电磁脉 冲产生器、取样积分器；所述发射天线与每一个所述接收天线组成一个通道，共组成三个通 道；所述脉冲振荡器产生脉冲信号，该信号触发电磁脉冲产生器产生窄脉冲，并通过所述发 射天线辐射出去；反射信号经过每个所述接收天线送到取样积分器，由脉冲振荡器产生的 脉冲信号同时经过延时电路和距离门产生器产生距离门，对接收信号进行选择，信号通过 取样积分电路，经过积累后微弱信号被检测出来，并经由放大器和滤波器进行放大、滤波得 到三路雷达回波信号，所述三路雷达回波信号经高速A/D采集卡采样后送入计算单元，由 计算单元对采集到的三路雷达回波信号进行分析处理，最终提取多个人体目标生命信息和 各目标的二维位置信息。
2.根据权利要求1所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，其特征在于，所述发射天线和 其中一个接收天线紧密排列置于中央，另外两接收天线设置于两边，形成形似哑铃的结构。
3.根据权利要求1所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，其特征在于，所述计算单元包 括信号积分模块、信号分解重构模块、数字滤波模块和数字微分模块、空间频率分析模块和 滤波反投影定位模块，所述信号积分模块在距离上分别对三路雷达回波信号进行积分，所 述信号分解重构模块将经过积分后的三路雷达回波信号分别进行分解、重构，合成三路目 标回波信号和三路距离信号，所述数字滤波和数字微分模块对三路目标回波信号分别进行 数字滤波和数字微分，所述空间频率分析模块用于根据数字滤波和数字微分后的三路目标 回波信号以及三路距离信号进行空间频率分析，得到目标的三个投影信号；所述滤波反投 影定位模块用于根据所述三个投影信号确定目标的二维位置信息并形成显示图像。
4.根据权利要求3所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，其特征在于，还包括投影信号 预处理模块，用于将所述三个投影信号进行去中值和归一化处理，将预处理后信号发送给 所述滤波反投影定位模块。
5.根据权利要求4所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，其特征在于，所述滤波反投影 定位模块包括顺次连接的一维傅里叶变换模块、一维权重因子模块、一维逆傅立叶变换模 块、直接反投影模块；所述一维傅里叶变换模块用于对三个通道的预处理后投影信号作一 维傅里叶变换；所述一维权重因子模块用于对所述经过一维傅里叶变换后的投影信号乘以 一维权重因子I P I ；所述一维逆傅立叶变换模块用于对乘以一维权重因子I P I后的投影 信号作逆傅立叶变换；所述直接反投影模块用于对经过逆傅立叶变换的投影信号作直接反 投影。
6.根据权利要求5所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，其特征在于，一维权重因子 P I的最终确定如下式所示J]p| = l 0.08Hz < ^ {ge(0} < 0.7Hz||p| = 0 ^ {^(0}< 0.08Hz 或 ^ {g,(0} > 0.7Hz ‘ge(t)为某通道处理后的投影信号，FJg0 (t)}为一维傅立叶变换后的投影信号。
7.根据权利要求3至6任一所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，其特征在于，还包括 拖尾消除模块，用于对经过所述滤波反投影定位模块定位得到的显示图像进行拖尾消除。
8.根据权利要求7所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，其特征在于，所述拖尾消除模块采用以下方法进行拖尾消除将显示区域的二维平面内的像素值预设置一阈值，将低于 所述阈值的像素涂成背景颜色。
9.根据权利要求7所述的多通道UWB雷达式生命探测仪，其特征在于，所述显示图像的 显示方式为二维平面伪彩的显示方式，并同时显示距离和角度，来实现多目标的定位和探 测结果显示。
全文摘要
本发明公开了一种可用于多目标探测的多通道基于UWB的雷达式生命探测仪，包括UWB生物雷达前端和计算单元，所述UWB生物雷达前端包括一个发射天线、三个接收天线、脉冲振荡器、电磁脉冲产生器、取样积分器；所述发射天线与每一个所述接收天线组成一个通道，共组成三个通道；由计算单元对采集到的三路雷达回波信号进行分析处理，最终提取多个人体目标生命信息和各目标的二维位置信息。
文档编号G01S7/41GK102058411SQ20101052083
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者吕昊, 张杨, 李岩峰, 李钊, 焦腾, 王健琪, 荆西京 申请人:中国人民解放军第四军医大学