模拟人体系统及超宽谱生物雷达系统的设计研究——人体呼吸/心跳模拟器及超宽谱雷达生命探测技术的研究

摘要

非接触雷达式生命探测技术以电磁波为探测媒介，用雷达非接触地探测或检测呼吸、心跳所引起的人体体表微动，进而提取所需的生命体征参数，并判断有无生命体（人体）存在。它可以隔一定的距离，穿透衣物、砖墙、废墟等非金属遮挡物探测人体目标或检测人体生命参数。这种技术可广泛应用于医疗、军事、灾难救援、公安和反恐斗争等领域，具有非常重要的实际应用价值。 围绕非接触雷达式生命探测技术，本课题组广泛研究了不同波段线性连续波（LCW）雷达的探测性能、各种干扰和杂波抑制技术以及雷达回波中生命信号的提取和目标识别方法。但在我们的实验研究和系统研制过程中，多用人体作为探测目标，由于人体的个体差异和姿态不同，检测到的生命参数和探测结果差异较大，难以进行定量探测实验，无法客观评价系统性能指标和实验结果，不利于课题的深入研究，因此迫切需要一种模拟人体系统作为非接触雷达式生命探测的探测目标。此外，超宽谱生物雷达相对于线性连续波雷达而言，不仅抗干扰能力强，而且具有距离分辨力和良好的目标识别能力，是目前国内外非接触雷达式生命探测技术研究的热点和发展方向，但其系统结构、回波信号以及目标识别方法等有别于线性连续波生物雷达。 基于以上叙述，本研究主要完成以下两方面的工作： 1、研制了定量化、生命参数可调的模拟人体系统，为非接触雷达式生命探测系统的探测实验提供标准探测目标，为其定量调试和检测提供标定信号。 2、研究设计了基于时域特征目标识别算法的超宽谱生物雷达系统，并将其用于多种实际探测环境，评价其性能指标。 本研究的主要创新点包括： 1、首次研制了STB908 型模拟人体系统。该系统能模拟人体呼吸、心跳引起的体表微动信号，为非接触雷达式生命探测提供了精确定量的探测目标。 2、在国内率先实现了基于超宽谱技术的生物雷达系统，该系统能对静止目标进行扫描探测，以及运动目标的径向轨迹进行跟踪，具有一定的实用价值。