[发明专利]面向人体监护的小型化非接触雷达系统

说明书

一种面向人体监护的小型化非接触雷达系统，包括：雷达感知前端以及用于存储和运行基带信号处理算法的微控制单元，雷达感知前端包括交叉圆极化收发共口径小型化天线、用于抵消杂散和串扰的衰减器和移相器的泄露反馈网络以及用于对中频动态范围进行精准调节的模拟记忆电路，本发明采用射频‑基带融合对消全双工射频系统架构对接收信号分别在射频端和基带端构建杂散信号对消网络，分两步降低干扰从而极大程度的提升接收信号信噪比，实现人体生命体征和身体细微动作的非接触精确实时感知。

技术领域

本发明涉及的是一种医疗器械领域的技术，具体是一种面向人体监护的小型化非接触雷达系统。

背景技术

现有对生命信号常用的检测方式主要有心电图仪(ECG)和光体积变化描记(PPG)，这两种方式都属于接触式的检测方式，必须通过电极贴和传感器与人体连接。心电图仪和光体积都为接触式的检测方式，在对重感染的病人、重度烧伤患者等特殊人群进行体征信号检测时有很大的局限性。为适应新的需求,非接触式生命体征信号检测技术的研究得到极大的关注。非接触式体征检测技术是指在不接触生命体的情况下测量生命体征信号，检测手段包括红外、视频、静电场、电磁波等。但现有的非接触式技术在心率检测领域尚具有以下缺陷和不足，例如无法实现对心率的监测、波束成形算法针对多目标的生命体征检测准确率不高、采用高通滤波的方式在用于近距感知时，会滤除掉监测对象产生的有用拍频信号，造成信噪比的降低以及大部分检测设备均体积较大。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种面向人体监护的小型化非接触雷达系统，采用全双工相干系统架构，在实现对多目标的准确检测的同时，采用微波/毫米波雷达系统，实现人体生命体征和身体细微动作的非接触精确实时感知。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种面向人体监护的小型化非接触雷达系统，包括：雷达感知前端以及用于存储和运行基带信号处理算法的微控制单元，雷达感知前端包括交叉圆极化收发共口径小型化天线、用于抵消杂散和串扰的衰减器和移相器的泄露反馈网络以及用于对中频动态范围进行精准调节的模拟记忆电路，其中：泄露反馈网络和模拟记忆电路构成射频-基带融合对消全双工射频系统架构，交叉圆极化收发共口径小型化天线利用发射和接收圆极化电磁波的极化性质相反的特性，共口径地发射和接收信号，微控制单元将经过雷达感知前端放大及对消后的信号进行微分-交叉相乘-积分，得到还原后的人体生命体征和身体细微动作的运动位移信号，射频-基带融合对消全双工射频系统架构对接收信号分别在射频端和基带端构建杂散信号对消网络，分两步降低干扰从而极大程度的提升接收信号信噪比。

所述的降低干扰，包括：采用泄露反馈网络将天线发射端的信号经过相位和幅度调制处理后后加载到接收端，用来直接在射频端对发射链路的耦合信号进行抵消以及采用模拟记忆电路在基带构建精准的杂散信号和剩余中频信号模型，并通过预先存储的固定杂散信号与中频信号进行对消得到心率检测信号。

技术效果

本发明整体解决现有技术的收发分离天线所带来的整体系统体积大、近距探测高收发自干扰无法滤除、细微运动检测不精准的问题；本发明使用收发共口径的小型化天线，减小系统尺寸；使用全双工相干系统架构，提高信号信噪比，使用高精准度的跨尺度位移解调算法，可以实现对心率的监测。

附图说明

图1为本发明原理示意图；

图2为实施例实物图；

图3为本发明雷达感知前端示意图；

图4为本发明微控制单元示意图；

图5为本发明的系统自干扰性抑制能实验结果图；

图6为本发明的系统微小运动解调实验结果图。

具体实施方式