專利名稱：人體目標生命特征檢測方法
技術領域：
本發明屬于雷達信號處理技術領域，具體涉及到利用微多普勒效應檢測太赫茲雷達人體目標生命特征的方法。
背景技術：
無論是簡單的個人健康的檢測，還是診斷慢性健康狀況，甚至是在地震或雪崩中搜尋人員，能夠準確的檢測出心跳和呼吸頻率具有廣泛的安全應用。心跳和呼吸檢測在軍事、生物醫學和救援行動等領域已經有很多應用。心跳頻率檢測方法有很多種，一些是接觸式的方法，一些是非接觸式的方法。接觸式方法包括觸診式心率測量法、心電、心音、光電式脈搏心率測量，以及呼吸 帶呼吸檢測等。但這些檢測方法主要依靠附著于人體的接觸式傳感器、電極等來獲取信息，需要直接或間接的接觸人體，由于其對檢測對象的束縛和條件限制，制約了其應用范圍，因此并不適用于安全檢查和戰場等環境。非接觸式方法包括主動式雷達檢測，目標相對于雷達存在徑向運動，則雷達回波會發生頻移，這就是常見的多普勒現象，產生的頻移量稱為多普勒頻率。該方法主要是由于心跳呼吸等微動特征對雷達回波的頻率造成偏移，通過檢測微多普勒頻率來確定心跳和呼吸信息。目前的非接觸式檢測都是利用雷達回波分析，微多普勒效應受雷達載波頻率的影響，傳統雷達工作頻率較低，微多普勒效應影響很小，在較低頻段檢測微多普勒調制不太可能，人體目標的微動特征(心跳、呼吸)在噪聲環境下更加難以探測，這樣不適合遠距離微弱信號的檢測。

發明內容
本發明的目的是克服已有的人體生命特征的接觸式檢測方法對檢測條件的約束性，提出了一種人體目標生命特征檢測方法。本發明的技術方案是一種人體目標生命特征檢測方法，具體包括如下步驟步驟I :建立包含多普勒特征的雷達解調目標回波信號模型，所述解調目標回波模型具體為沖)=Slo-Sr(J) == e-2 r.A-^n>，其中，t為虛數單位，Se(t)是人體回波信號，Sw雷達本振信號，a為雷達載波頻率，c和\分別是光速和雷達信號波長，R(t)為人體心跳模型；步驟2:對步驟I中的回波信號S(t)過采樣，得到離散的信號S(n)，對S(n)做時頻分析，得到離散化的時頻能量分布，所述時頻能量分布是對/</丨的近似估計，其中，
/+) = |/〗(/)表示人體目標相對于雷達的徑向速度； dt步驟3 :對步驟2中得到的時頻能量分布進行優化，得到質心曲線；步驟4 :對步驟3中得到的質心曲線進行降采樣；
步驟5 :對步驟4中降采樣后的質心曲質心曲線再次做時頻分析，得到分離后的心跳頻率和呼吸頻率。本發明的有益效果本發明的方法首先建立包含微多普勒效應的雷達人體目標回波信號模型，通過時頻分析得到回波信號時頻能量分布，然后優化這種時頻能量分布得到質心曲線,再次通過時頻分析提取心跳頻率和呼吸頻率。本發明的方法通過檢測太赫茲雷達回波的多普勒信息來確定人體目標的生命特征信息，通過反復利用時頻分析方法對回波信號處理，最后提取心跳呼吸等微動信息達到檢測目的，解決了接觸式檢測所帶了種種不便，該方法能在一定距離內對人體目標進行快速的心跳呼吸檢測。


圖I為本發明的人體目標生命特征檢測方法的流程圖。 圖2為本發明實施例的回波信號的時頻分析圖。
圖3為本發明實施例的時頻質心曲線示意圖。圖4為本發明實施例的質心曲線示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步的闡述。太赫茲波是指頻率從0. ITHz至IOTHz，波長3mm至30um范圍內的電磁波，介于毫米波與紅外之間，長波段與暈米波(亞暈米波)相重合。太赫茲波的頻率很聞，空間分辨率很高，太赫茲雷達技術可以探測比微波雷達更小的目標和更準確的定位，并且具有更高的分辨率和更強的保密性。由于太赫茲頻段的波長遠小于現有微波，更適合于極大信號帶寬和極窄天線波束的實現，有利于獲得目標的精細成像；物體運動引起的多普勒效應更為顯著，利于低速運動目標檢測、高分辨率合成孔徑與逆合成孔徑成像。而太赫茲波的頻率很高，空間分辨率也很高，太赫茲雷達技術可以探測比微波雷達更小的目標和更準確的定位，并且具有更高的分辨率和更強的保密性。由于太赫茲頻段的波長遠小于現有微波，更適合于極大信號帶寬和極窄天線波束的實現，有利于獲得目標的精細成像；物體運動引起的多普勒效應更為顯著，利于低速運動目標檢測、高分辨率合成孔徑與逆合成孔徑成像。基于此，本發明提出了基于微多普勒效應的太赫茲雷達人體目標生命特征檢測方法，示意圖如圖I所示，具體包括如下步驟步驟I :建立包含多普勒特征的雷達解調目標回波信號模型，所述解調目標回波模型具體為:S{t) = Slo-Ss(t) = e-2^T,a,e2^a(,-2Rinc) =,其中，j 為虛數單位，SK(t)是人體回波信號，Suj雷達本振信號，a為雷達載波頻率，c和\分別是光速和雷達信號波長，R(t)為人體心跳模型。這里的人體心跳模型R(t)具體為R(t)=R0+r1sin(2 3if1t)+r28 (f2t_T)，其中，
權利要求
1.一種人體目標生命特征檢測方法，具體包括如下步驟 步驟I:建立包含多普勒特征的雷達解調目標回波信號模型，所述解調目標回波模型具體為:
2.根據權利要求I所述的人體目標生命特征檢測方法，其特征在于，步驟I中所述的人體心跳模型 R(t)具體為R(O=Rc^r1Sin (2 n flt)+r2 6 (f2t- x )，其中
3.根據權利要求2所述的人體目標生命特征檢測方法，其特征在于，步驟I中所述的時頻分析具體采用SPWVD時頻分析法。
4.根據權利要求2所述的人體目標生命特征檢測方法，其特征在于，步驟5中所述的時頻分析具體采用SPWVD時頻分析法。
5.根據權利要求2所述的人體目標生命特征檢測方法，其特征在于，步驟2中所述的過采樣具體為高于待檢測頻率最高頻率500倍。
6.根據權利要求2所述的人體目標生命特征檢測方法，其特征在于，步驟3中所述的降采樣具體為將采樣頻率降低到待檢測頻率最大值的8倍。
全文摘要
本發明公開了一種人體目標生命特征檢測方法，首先建立包含微多普勒效應的雷達人體目標回波信號模型，通過時頻分析得到回波信號時頻能量分布，然后優化這種時頻能量分布得到質心曲線，再次通過時頻分析提取心跳頻率和呼吸頻率。本發明的方法通過檢測太赫茲雷達回波的多普勒信息來確定人體目標的生命特征信息，通過反復利用時頻分析方法對回波信號處理，最后提取心跳呼吸等微動信息達到檢測目的，解決了接觸式檢測所帶了種種不便，該方法能在一定距離內對人體目標進行快速的心跳呼吸檢測。
文檔編號A61B8/00GK102715920SQ20121023277
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者吳元杰, 徐政五, 李晉, 皮亦鳴 申請人:電子科技大學