[发明专利]一种FMCW宽带生命探测雷达呼吸和心跳信号提取算法

说明书

本发明提供一种FMCW宽带生命探测雷达呼吸和心跳信号提取算法,与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：能够同时获取多人的呼吸和心跳信号，通过使用Coiflets小波，相比于传统的频域滤波，该小波能够很好地保持重构呼吸信号的边界和能量，尤其是对短时间信号的处理尤为明显，采用基于双系数LMS自适应滤波算法滤除呼吸信号的高次谐波，且该自适应滤波算法不需要额外的参考信号，由于算法中采用了递减的搜索步长因子，能够在滤除呼吸信号谐波的同时较好地保留心跳信号，通过选择合适的初始步长因子，基于双系数LMS自适应滤波方法能够快速收敛到心跳信号，而且在较长的时间里保持较小的稳态失调，使得最终分离的心跳信号在长时间内频率成分更加准确。

技术领域

本发明是一种FMCW宽带生命探测雷达呼吸和心跳信号提取算法，涉及雷达生命探测技术和信号处理领域，具体为一种基于小波变换和双系数LMS自适应滤波的FMCW宽带生命探测雷达呼吸和心跳信号提取算法。

背景技术

基于频率调制连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)宽带雷达的多生命探测系统可穿透非金属介质(砖墙、废墟与衣服等)而且不易受环境温度、热物体的影响，较好地解决了激光、红外探测效果受温度影响严重、遇物体阻挡失效及误报率高的问题，也克服了超声探测效果受环境杂物反射干扰及水、冰与泥土阻挡失效等问题。FMCW宽带生命探测雷达能在较远距离非接触检测多个人体的生命特征信号(主要包括呼吸和心跳信号)，可广泛应用于灾后救援(探测废墟、瓦砾、建筑物下是否有活的生命体存在)，以及应用于重度烧伤患者、传染病患者、婴幼儿和老人的临床动态监护以及睡眠质量监测等。

在非接触式生命体征检测方面，FMCW宽带雷达同时具有超宽带(Ultra-Wideband,UWB)雷达对距离的分辨力和连续波(Continuous Wave,CW)多普勒雷达对速度的分辨力，从而可区分多个目标并提取目标的微动信息(如呼吸和心跳)，而且FMCW雷达可以做到体积小、重量轻、功耗低、实时处理，因此，FMCW宽带雷达是非接触生命雷达探测系统的优先选择。到目前为止，雷达生命探测技术尚未完全解决多个静止人体目标的识别问题。多静止目标探测识别技术是国际生命探测领域的一个新的研究方向和难点，该技术是雷达生命探测的关键技术，制约着雷达生命探测仪的广泛应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种FMCW宽带生命探测雷达呼吸和心跳信号提取算法，以解决上述背景技术中提出的问题,本发明使用方便，便于操作，稳定性好，可靠性高。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种FMCW宽带生命探测雷达呼吸和心跳信号提取算法，包括以下步骤：

(1)通过发射机和宽带天线向掩埋在废墟中或藏匿在墙体后的多个人体目标发射FMCW信号，反射的回波信号经人体生命活动引入的微动调制，从而导致一些参数发生改变，通过对携带有人体生命体征信号的宽带雷达回波信号进行放大、下变频、解线调频、正交化、滤波一系列处理，从回波中解调和分离出有用的生理信息，从而探测出在废墟、瓦砾、建筑物下或墙体后是否有活的生命体存在；

(5)发射信号在数字域和经由高速数据采集卡得到的中频数字接收信号进行解线调频处理，对不同延迟时间信号进行脉冲压缩，从而得到差频信号，对差频信号进行数字正交化处理，将实信号转换成复信号，采集I个发射周期回波的复数域信号，在距离维加汉宁窗，进行距离维FFT变换，得到

再求绝对值，得到一维距离像利用恒虚警检测器检测目标潜在的距离单元

n(＝1,2,…,N)，

对FFT变换结果的第n(＝1,2,…,N)个距离单元进行相位解调，然后减去第n个距离单元相位的直流分量，再经滑动平均和低通滤波后进行频谱分析；