基于超寬譜生物雷達(dá)的非接觸式生命特征信息提取技術(shù)研究.pdf

1、基于生物雷達(dá)的非接觸檢測(cè)技術(shù)，可在一定距離范圍內(nèi)、隔一定介質(zhì)（如衣服、紗布、磚墻等）、不接觸人體的條件下提取人體呼吸、心跳等生命特征信息，是一種新型的非接觸檢測(cè)技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于軍事醫(yī)學(xué)、災(zāi)害救援（地震、塌方傷員的探尋）、反恐斗爭(zhēng)（隔墻監(jiān)控罪犯、解救人質(zhì)）等場(chǎng)合。實(shí)際應(yīng)用中，我們不僅關(guān)注是否能夠探測(cè)到生命體，而且關(guān)注生命體的生存狀況，而生命體的特征信息（呼吸、心跳等）則是其生存狀況的表現(xiàn)。然而，由于生物雷達(dá)探測(cè)所得生命特征信號(hào)隨機(jī)性強(qiáng)，

2、并且是非平穩(wěn)的，容易受到外界強(qiáng)噪聲干擾。導(dǎo)致從強(qiáng)噪聲背景下提取微弱生命特征信息成為該領(lǐng)域的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。本研究建立的非接觸雷達(dá)式生命特征信息提取系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)到人體的心跳、呼吸信號(hào)，在實(shí)際應(yīng)用中，特別是軍事醫(yī)學(xué)上有特殊意義。
　　針對(duì)非接觸生命特征檢測(cè)時(shí)，呼吸所引起的人體微動(dòng)能量比心跳所引起的人體微動(dòng)能量大得多，而由生物雷達(dá)探測(cè)的生命特征信息是呼吸運(yùn)動(dòng)和心跳運(yùn)動(dòng)共同作用的結(jié)果，并且呼吸信號(hào)和心跳信號(hào)頻譜有一定的重疊這一具體問(wèn)題

3、，采用常規(guī)的濾波方法以及自適應(yīng)LMS算法均不能將這兩種信號(hào)進(jìn)行很好的分離。而自適應(yīng)RLS算法旨在使期望信號(hào)與模型濾波器輸出之差的平方和達(dá)到最小，其能在外界環(huán)境變化時(shí)自動(dòng)調(diào)整自身參數(shù)以逐步實(shí)現(xiàn)最優(yōu)處理結(jié)果，對(duì)于生物醫(yī)學(xué)信號(hào)這類隨機(jī)性比較強(qiáng)的非平穩(wěn)信號(hào)非常有效。并且RLS算法能在輸入信號(hào)相關(guān)矩陣的特征值擴(kuò)展比較大的情況下實(shí)現(xiàn)快速收斂，這對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理非常有利。
　　本研究主要完成了以下幾方面的工作：
　　1.建立了基于超寬譜生

4、物雷達(dá)的生命參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，研制了非接觸生命體征信息提取軟件，提出了一種生命特征信號(hào)頻率的估算方法，實(shí)現(xiàn)了自由空間和隔墻（30cm磚墻）情況下，實(shí)時(shí)非接觸監(jiān)測(cè)由心肺運(yùn)動(dòng)引起的體表微動(dòng)信號(hào)。
　　2.實(shí)現(xiàn)肢體導(dǎo)聯(lián)心電信號(hào)和非接觸生命體特征信息的同步采集，對(duì)比了心電信號(hào)與非接觸檢測(cè)心跳信號(hào)的頻域特征。
　　3．研究了自適應(yīng)RLS濾波算法，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。在不同實(shí)驗(yàn)條件下，運(yùn)用自適應(yīng)RLS算法實(shí)現(xiàn)非接觸心跳信號(hào)提取，并與自適應(yīng)LM