一种消防救援中人体呼吸和心跳信号自适应检测及分离方法技术

本发明专利技术公开了一种消防救援中人体呼吸和心跳信号自适应检测及分离方法。本发明专利技术包括软件、硬件与算法。可根据消防救援的需要自行选择设备工作频段，穿透障碍物后进行呼吸检测以及未有障碍物或少量障碍物时进行呼吸和心跳检测。通过GNU Radio Companion软件控制基于USRP B210的软件定义雷达硬件实现检测的功能。对发射基带信号和接受基带信号进行数据预处理得到人体呼吸信号和心跳信号叠加的复合信号。对于软件定义雷达检测人体呼吸和心跳信号难以分离的问题，对复合信号进行自适应滤波以及动目标显示以分离呼吸心跳信号。该方法包括：基于软件定义雷达的人体呼吸和心跳信号检测方法，基于最小均方误差动目标显示的自适应人体呼吸和心跳信号分离方法。人体呼吸和心跳信号分离方法。人体呼吸和心跳信号分离方法。

【技术实现步骤摘要】
一种消防救援中人体呼吸和心跳信号自适应检测及分离方法


[0001]本专利技术涉及雷达系统与信号处理
，具体是一种1GHz至6GHz频段用于消防救援活动的基于软件定义雷达的人体呼吸心跳信号自适应检测及分离方法。

技术介绍

[0002]人体的健康情况可由许多体征信息反映，其中呼吸和心跳信号的检测极为重要。传统的测量方法大多为接触式测量。接触式的测量方法具有局限性，无法穿透障碍物，例如钢筋混凝土砖墙，大火和烟雾等进行侦测。近年来非接触式生命体征检测技术得到了快速的发展，主要为基于雷达的探测。
[0003]在救灾环境中，对探测技术的穿透性与环境适应性能要求很高。需要救援的目标可能深埋在障碍物下数米，其生命特征非常微弱，较难检测。现在流行的毫米波雷达波长很短，可以轻易的测得人体的心跳信号。但是毫米波频段雷达穿透性较差，无法有效应用于消防救援。经典的雷达设备受到硬件框架的限制，造价昂贵且结构复杂。例如传统的多普勒雷达一旦硬件系统搭建完毕，很难再调节工作频率、波形等参量。
[0004]进行人体生命信号探测时，得到的是呼吸和心跳的复合信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消防救援中人体呼吸和心跳信号检测方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤A，根据救援环境判断前方是否有障碍物，若存在障碍物则进入步骤B，若不存在障碍物则进入步骤D；步骤B，利用软件定义雷达方式，即软件GNU Radio Companion控制硬件USRP B210实现雷达的功能：步骤B1，调整GNU Radio Companion处于1GHz
‑
2GHz的适合穿透障碍物的频段；步骤B2，控制USRP B210进行发送和接收信号，期间可在穿透频段内对发送载波频段视情况进行微调；步骤C，根据软件定义雷达的回波判断是否有符合人体生理特征的多普勒频率，若判定目标存在则进入步骤D，若判定不存在则返回步骤A；步骤D，调整GNU Radio Companion处于2GHz
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6GHz的适合人体呼吸心跳检测的频段，期间可对发送载波频段视情况进行微调；步骤E，对发射基带信号和接收基带信号进行数据预处理；步骤F，经过预处理得到人体呼吸和心跳信号叠加的复合信号。2.如权利要求1所述的消防救援中人体呼吸和心跳信号检测方法，其特征在于，所述硬件包括信号产生模块、信号收发模块；所述的信号产生模块由软件GNU Radio Companion控制产生数字基带信号，表示为T
b
(t)＝cos(2πf
b
t)，其中f
b
为基带信号频率，t为时间函数，基带信号T
b
(t)经过USB连接线传输进入信号收发模块；所述信号收发模块利用软件无线电设备USRP B210接收来自信号产生模块的数据后对数字基带信号进行上变频处理，搬移至射频后经过发射天线发出，表示为：T(t)＝cos(2πf
c
t+φ(t))，其中f
c
为发射信号载频，φ(t)表示在数据传输过程中的相位噪声；接收天线接收到人体呼吸和心跳运动调制的射频信号，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：马超，施佳佳，施佺，花冰，储柳，许致火，张永伟，张骥，章强，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：