基于超寬譜生物雷達的非接觸式生命特征信息提取技術(shù)研究.pdf

1、基于生物雷達的非接觸檢測技術(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（隔墻監(jiān)控罪犯、解救人質(zhì)）等場合。實際應(yīng)用中，我們不僅關(guān)注是否能夠探測到生命體，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，由于生物雷達探測所得生命特征信號隨機性強，

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

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進行很好的分離。而自適應(yīng)RLS算法旨在使期望信號與模型濾波器輸出之差的平方和達到最小，其能在外界環(huán)境變化時自動調(diào)整自身參數(shù)以逐步實現(xiàn)最優(yōu)處理結(jié)果，對于生物醫(yī)學(xué)信號這類隨機性比較強的非平穩(wěn)信號非常有效。并且RLS算法能在輸入信號相關(guān)矩陣的特征值擴展比較大的情況下實現(xiàn)快速收斂，這對信號的實時處理非常有利。
　　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、物雷達的生命參數(shù)檢測系統(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頻率的估算方法，實現(xiàn)了自由空間和隔墻（30cm磚墻）情況下，實時非接觸監(jiān)測由心肺運動引起的體表微動信號。
　　2.實現(xiàn)肢體導(dǎo)聯(lián)心電信號和非接觸生命體特征信息的同步采集，對比了心電信號與非接觸檢測心跳信號的頻域特征。
　　3．研究了自適應(yīng)RLS濾波算法，并進行了實驗研究。在不同實驗條件下，運用自適應(yīng)RLS算法實現(xiàn)非接觸心跳信號提取，并與自適應(yīng)LM