隨著無(wú)線電技術(shù)的快速發(fā)展,超寬帶雷達(dá)逐漸成為生命體征檢測(cè)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。超寬帶雷達(dá)因其距離分辨率高、穿透能力強(qiáng)、抗干擾等優(yōu)勢(shì),在生命體征檢測(cè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。其中基于超寬帶雷達(dá)的生命體征檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域廣闊,特別是在醫(yī)療健康、災(zāi)難救援、軍事戰(zhàn)爭(zhēng)等方向上。本文研究基于超寬帶雷達(dá)的生命體征檢測(cè)算法,主要內(nèi)容歸納如下:(1)針對(duì)接收信號(hào)中存在較強(qiáng)的雜波和噪聲,本文首先使用平均相消法對(duì)靜止雜波進(jìn)行濾除,接著利用頻域低通濾波和信號(hào)自相關(guān)處理對(duì)信號(hào)進(jìn)行降噪以提高信號(hào)的信噪比,然后采用距離門選擇算法提取體表振動(dòng)信號(hào)。(2)研究單目標(biāo)的生命體征檢測(cè)算法。針對(duì)被測(cè)目標(biāo)可能存在輕微移動(dòng)(沒(méi)有過(guò)多抖動(dòng)),提出軌跡捕捉算法,其通過(guò)接收脈沖的峰值位置去預(yù)測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡,接著按照運(yùn)動(dòng)軌跡去修正每一束接收脈沖以獲得目標(biāo)靜止?fàn)顟B(tài)下的接收信號(hào)。為了解決弱心跳信號(hào)容易被呼吸諧波和其他雜波掩蓋的問(wèn)題,提出N次迭代的峰值捕捉算法,其首先提取呼吸頻率并抑制其高次諧波,接著在心跳頻段捕獲M個(gè)峰值頻率,然后迭代N次統(tǒng)計(jì)心跳頻段出現(xiàn)最多次數(shù)的峰值頻率作為心跳頻率。通過(guò)MATLAB算法仿真,結(jié)果表明,該算法可以準(zhǔn)確提取靜止... 

【文章來(lái)源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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現(xiàn)有的生命體征測(cè)量方式

8時(shí)（如：皮膚大面積燒傷、地震中被廢墟掩埋等）便無(wú)法進(jìn)行；而非接觸式測(cè)量克服了必須接觸的不足，可在多種環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量，但在測(cè)量精度和穩(wěn)定性上要進(jìn)一步改善。如圖2.1所示，現(xiàn)有非接觸式體征測(cè)量主要通過(guò)3種方式實(shí)現(xiàn)。圖2.1現(xiàn)有的生命體征測(cè)量方式2.2.1接觸式體征測(cè)量當(dāng)前，接觸式體征測(cè)量主要包括壓力法測(cè)量和心電法測(cè)量。如圖2.2所示，其原理為將電極或傳感器放在被測(cè)試者的某一特定位置，測(cè)出生物電或振動(dòng)幅度的變化，然后利用電路對(duì)其進(jìn)行放大濾波處理，以記錄特定部位的生理活動(dòng)周期，提取得到人體的生命體征信息。圖2.2接觸式體征測(cè)量示意圖壓力法：人的胸腔和動(dòng)脈血管會(huì)隨著人體呼吸或心跳產(chǎn)生周期性變化，此時(shí)使用壓力傳感器可以準(zhǔn)確地捕捉到振幅變化，隨后對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理分離出呼吸、心跳信號(hào)。心電法：使用電極感應(yīng)并采集人體在心跳時(shí)引起的體內(nèi)生物電流變化，并且

觸式電極測(cè)量得出距離小于10英尺時(shí)的心電信號(hào)。該測(cè)量方式的檢測(cè)原理和傳統(tǒng)電容心電圖相同，唯一的區(qū)別在于電極可以不接觸皮膚獲取心電信號(hào)。2002年對(duì)電極進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)，得到了一種基于電容耦合的非接觸電極，并利用集成放大電路使電極長(zhǎng)寬達(dá)到1英尺、厚度達(dá)到0.35英尺。由于被測(cè)試者需要被長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，非接觸式電極在具有測(cè)量穩(wěn)定性的同時(shí)，還要具備一定的舒適性，因此，小巧、舒適和高精度成為了非接觸式電極近些年的發(fā)展方向。2、基于熱效應(yīng)的體征測(cè)量基于熱效應(yīng)的體征測(cè)量[45]主要是基于紅外熱成像技術(shù)的體征測(cè)量。如圖2.3所示，紅外熱成像技術(shù)利用遠(yuǎn)、中紅外射線測(cè)量人體的熱輻射，通過(guò)對(duì)體表溫度變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄，并對(duì)記錄圖像進(jìn)行處理以獲得心率和呼吸頻率。人體新陳代謝產(chǎn)生的熱量需要通過(guò)血液循環(huán)傳到體表，并以輻射的方式傳到體外，從而保持正常體溫。血液循環(huán)一般通過(guò)心臟控制血管的血流量和血管的擴(kuò)張收縮來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此可以通過(guò)測(cè)量體表溫度的變化周期來(lái)間接獲得心臟的變化周期。圖2.3基于熱效應(yīng)的體征測(cè)量示意圖呼吸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致口鼻處的溫度變化也具有類似的周期性，因此紅外熱成像技術(shù)還可以對(duì)人體口鼻進(jìn)行測(cè)量，接著對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理提取出呼吸頻率，這一技術(shù)已在早產(chǎn)兒呼吸頻率的檢測(cè)上得到成功應(yīng)用。3、基于機(jī)械效應(yīng)的體征測(cè)量基于機(jī)械效應(yīng)的體征測(cè)量主要包括雷達(dá)、激光和視頻運(yùn)動(dòng)分析三種方式，這里簡(jiǎn)要介紹基于雷達(dá)信號(hào)的體征測(cè)量。人體的呼吸心跳運(yùn)動(dòng)將會(huì)在胸部表面產(chǎn)生


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