非接触式生命体征实时监测系统及其雷达前端系统技术方案

本发明专利技术公开了一种非接触式生命体征雷达前端系统及非接触式生命体征实时监测系统，包括发射天线、脉冲产生器、帧延时模块、采样器、量化器及接收天线，所述脉冲产生器用于形成脉冲发射信号，其输入端与帧延时模块的输入端相连，其输出端与发射天线相连；所述帧延时模块的输出端与采样器的控制端相连，用于实现采样器的顺序延时脉冲取样；所述采样器的输入端与量化器的输出端相连，所述量化器的输入端与接收天线相连。本发明专利技术在发射部分用脉冲产生器取代了传统雷达中的变频器与功率放大器，且在接收部分也没有变频电路和中频处理电路，而是利用帧延时模块控制采样器不同时间顺序延时取样发射的回波信号，能够更为精准地探测雷达回波信号。

【技术实现步骤摘要】
非接触式生命体征实时监测系统及其雷达前端系统
本专利技术涉及生命体征探测
，特别是涉及一种非接触式生命体征雷达前端系统，以及包括其的非接触式生命体征实时监测系统。
技术介绍
生命体征探测技术主要观察的是人的心肺活动参数，通过探测到的心肺信息用于对生命体的判断以及应急处理医学上的突发事件。实现生命体征探测的传感器方法是接触式传感器，这类传感器是通过贴附于人体表面来完成心肺信号的收集与处理的，虽然精测精度高，但是体积庞大，成本高。作为一种新兴的生理信号检测方式，微波生物雷达可以检测人体心肺活动等生命体征信号。与传统的心电、脉搏等相比，它不仅是非接触式的，而且具有良好的穿透性，能够穿透衣服和被褥等障碍物进行检测，这些优势使得微波生物雷达技术在医疗诊断、健康监护、灾难救援等领域具有应用潜力。雷达前端主要用于脉冲信号的产生与信号接收，采样后的数字信号以数据帧的形式传至信号处理终端。目前，非接触式生命探测技术所面临的挑战之一即在于雷达前端系统的设计。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种非接触式生命体征雷达前端系统及包括其的非接触式生命体征实时监测系统，利用雷达前端系统的采样器不同时间顺序延时取样发射回波信号，可以更精准地探测雷达回波信号。一方面，本专利技术提供了一种非接触式生命体征雷达前端系统，包括发射天线、脉冲产生器、帧延时模块、采样器、量化器及接收天线，其中：所述脉冲产生器用于形成脉冲发射信号，其输入端与帧延时模块的输入端相连，其输出端与发射天线相连；所述帧延时模块的输出端与采样器的控制端相连，用于实现采样器的顺序延时脉冲取样；所述采样器的输入端与量化器的输出端相连，所述量化器的输入端与接收天线相连。进一步地，所述采样器的数量为多个，多个采样器并联设置。进一步地，每个采样器所在电路上设置有数量不同的延时单元τ。进一步地，每个采样器所在电路上所述延时单元τ的数量按照等差数列展开，其计算公式为：a(n)＝a(1)+(n-1)×d(1)其中，n表示采样器的序号，n＝1，2，3...；a(1)表示第1个采样器所在电路上的延时单元τ数量，a(1)＝0；d表示等差数列的公差，d＝1。进一步地，所述脉冲产生器内部包括脉冲产生电路及与其相串联的脉冲整形电路，雷达发射信号依次通过脉冲产生电路及脉冲整形电路形成脉冲发射信号。进一步地，所述非接触式生命体征雷达前端系统还包括设置于接收天线与量化器之间的信号调理模块，所述信号调理模块的输入端与接收天线相连，其输出端与量化器的输入端相连，用于对接收的回波信号进行滤波与放大。进一步地，所述发射天线和接收天线为Vivaldi天线。综上所述，相比现有技术，本专利技术的非接触式生命体征雷达前端系统通过脉冲产生器形成脉冲发射信号，并通过发射天线辐射出去；电磁波穿透障碍物遇到人体目标后反射回来被接收天线接收；帧延时模块控制采样器不同时间顺序延时取样发射的回波信号，以确定目标和雷达间的径向距离，进而更为精准地探测雷达回波信号，还原出可靠的生命信息。另一方面，本专利技术还提供另一种非接触式生命体征实时监测系统，包括雷达前端系统、数据信号处理模块、终端显示模块以及电源模块，所述数据信号处理模块分别与雷达前端系统、终端显示模块及电源模块相连，所述雷达前端系统为其上任一项所述的非接触式生命体征雷达前端系统。进一步地，所述雷达前端系统与数据信号处理模块通过SPI通信协议相连。进一步地，所述终端显示模块为图形用户界面。本专利技术提供的非接触式生命体征实时监测系统，显然具有前述非接触式生命体征雷达前端系统更为精准地探测雷达回波信号的优点，此处不再赘述。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的非接触式生命体征雷达前端系统的结构简图；图2为本专利技术实施例提供的非接触式生命体征实时监测系统的结构简图。附图说明1-发射天线2-脉冲产生器3-帧延时模块4-采样器5-信号调理模块6-量化器7-接收天线8-延时单元τ9-数据信号模块10-电源模块11-终端显示模块具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。图1为本专利技术实施例提供的非接触式生命体征雷达前端系统的结构简图。如图1所示，一种非接触式生命体征雷达前端系统，包括发射天线1、脉冲产生器2、帧延时模块3、采样器4、量化器6及接收天线7，脉冲产生器2用于形成脉冲发射信号，其输入端与帧延时模块3的输入端相连，其输出端与发射天线1相连；帧延时模块3的输出端与采样器4的控制端相连，用于实现采样器4的顺序延时脉冲取样；采样器4的输入端与量化器6的输出端相连，所述量化器6的输入端与接收天线7相连。相比现有技术，本专利技术的非接触式生命体征雷达前端系统，首先，在发射部分用脉冲产生器2取代了传统雷达中的变频器与功率放大器，其次，在接收部分也没有变频电路和中频处理电路，而是利用帧延时模块3控制采样器4不同时间顺序延时取样发射的回波信号，能够更为精准地探测雷达回波信号。需要说明的是，发射天线1和接收天线7优选为Vivaldi天线。在进一步地技术方案中，本专利技术非接触式生命体征雷达前端系统还包括设置于接收天线7与量化器6之间的信号调理模块5，该信号调理模块5用于对接收天线7接收的微弱的雷达回波信号进行低噪声放大与滤波，便于后面被量化器6做量化处理，更好地检测和分离出目标信号，其输入端与接收天线7相连，其输出端与量化器6的输入端相连。具体地，如图1所示，上述采样器4的数量为多个，多个采样器4并联设置。同时，每个采样器4所在电路上设置有数量不同的延时单元τ8，每个采样器4所在电路上延时单元τ8的数量按照等差数列展开，其计算公式为：a(n)＝a(1)+(n-1)×d(1)其中，n表示采样器4的序号，n＝1，2，3...，a(1)表示第1个采样器4所在电路上的延时单元τ8数量，a(1)＝0；d表示等差数列的公差，d＝1。需要说明的是，上述延时单元τ的值可以根据实际需求任意进行设定。优选地，前述脉冲产生器2内部包括脉冲产生电路及与其相串联的脉冲整形电路，雷达发射信号依次通过脉冲产生电路及脉冲整形电路形成脉冲发射信号。另一方面，本专利技术还提供另一种非接触式生命体征实时监测系统，具体如图2所示，包括雷达前端系统、数据信号处理模块9、终端显示模块11以及电源模块10，所述数据信号处理模块9分别与雷达前端系统、终端显示模块11及电源模块10相连，所述雷达前端系统为其上任一项所述的非接触式生命体征雷达前端系统。上述监测系统通过雷达前端系统的发射天线1发送电磁波，电磁波经人体胸腔反射后再由雷达前端系统的接收天线7接收得到生命体征回波信号，该信号经过信号调理模块5对其进行滤波与低噪声放大后，再通过采样器4采集回波信号，并送入数字信号处理模块进行处理提取得到人体相应的呼吸、心跳频率，并将数据通过终端显示模块11显示。优选地，终端显示模块11为图形用户界面(GraphicalUserInterface，GUI)。此外，需要提及的是，所述雷达前端系统与数据信号处理模块9优选通过SPI通信协议相连。本专利技术非接触式生命体征实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非接触式生命体征雷达前端系统，其特征在于，包括发射天线、脉冲产生器、帧延时模块、采样器、量化器及接收天线，其中：所述脉冲产生器用于形成脉冲发射信号，其输入端与帧延时模块的输入端相连，其输出端与发射天线相连；所述帧延时模块的输出端与采样器的控制端相连，用于实现采样器的顺序延时脉冲取样；所述采样器的输入端与量化器的输出端相连，所述量化器的输入端与接收天线相连。

【技术特征摘要】
1.一种非接触式生命体征雷达前端系统，其特征在于，包括发射天线、脉冲产生器、帧延时模块、采样器、量化器及接收天线，其中：所述脉冲产生器用于形成脉冲发射信号，其输入端与帧延时模块的输入端相连，其输出端与发射天线相连；所述帧延时模块的输出端与采样器的控制端相连，用于实现采样器的顺序延时脉冲取样；所述采样器的输入端与量化器的输出端相连，所述量化器的输入端与接收天线相连。2.根据权利要求1所述的非接触式生命体征雷达前端系统，其特征在于，所述采样器的数量为多个，多个采样器并联设置。3.根据权利要求2所述的非接触式生命体征雷达前端系统，其特征在于，每个采样器所在电路上设置有数量不同的延时单元τ。4.根据权利要求3所述的非接触式生命体征雷达前端系统，其特征在于，每个采样器所在电路上所述延时单元τ的数量按照等差数列展开，其计算公式为：a(n)＝a(1)+(n-1)×d(1)其中，n表示采样器的序号，n＝1，2，3...；a(1)表示第1个采样器所在电路上的延时单元τ数量，a(1)＝0；d表示等差数列的公差，d＝1。5.根据权利要求1至4中任一项所述的非接触式生命体...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅其祥，夏利锋，王绍丽，张吉楠，吴茜，吴文韬，黄康，
申请(专利权)人：湖南省顺鸿智能科技有限公司，长沙军民先进技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43