作者简介 ： 刘国芳（ ９４ ） 女 ， １８ 一 ， 硕士 ， 主要从 事现代信号处理方法研究 。
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四 川 兵 工 学 报
设 心跳频率为 １２ Ｈ ， ． ｚ 呼吸频 率为 ０ ４Ｈ ， ． ｚ 信噪 比为
２ Ｂ Ｏｄ 。波 形 如 图 ４所 示 。
呼 吸 ０ 跳 信 号
式 中 ： ｎ取 整 数 ； 由 目标 距 离 和 墙 体 特 性 引 起 的 ｍ， 妒指
相移 ， 视为常数 。从 式 （０ 可 以看 出 ， 可 １） 回波 信号 的频谱 包含 ３部分 ： ｍ＝ｎ＝ ０时 的常量 成分 ； 吸和心 跳的基 波 呼 角频率 ∞ 和 ； 。 呼吸和心跳 的频率谐波组合 ｎ） ＋ｎ）。 Ｏ。 ｒ ｏ
第３ １卷
第 ３期
四 川 兵 工 学 报
２１ ０ ０年 ３月
【 信息与计算机】
生 命 探 测 雷 达 信 号 处 理
刘 国芳 ， 忠 明 ， 祝 鲁 霞
（ 都理工大学 ， 都 成 成 ６０５ ） １０ ９
摘要 ： 推导 了生命探 测器的回波信号表达式 ， 根据生命 体征 特点 ， 采用 简谐振 动模型 ， 利用 贝塞尔 函数对 回波信 号展开分析 ， 进行 了 回波信号处理 。利用小波分析法对 回波 去噪 ， 并 并仿真分析 了带有生命迹象 的回波信号 。 关键词 ： 穿墙检 测 ； 贝塞尔 函数 ； 信号去噪 ； 波变换 小 中 图分 类 号 ：Ｎ ５ Ｔ ９８ 文 献 标 识 码 ： Ａ 雷达发射的 电磁波穿过介 质射 到人体 ， 到人体 体表 受
式 中： 静 态距 离 ；（） 示 呼吸 和 心跳 引 起 的微 动 。 Ｒ 表 ｒ ｔ表 由 ｒ￡引 起 的 回波 延 时 为 （）
． ｓ ＝
ｓ ＝ ｅ
一 ）（ ） ， ‘ （ 。
（） ９
￡（）： ￡ 鱼（）： － （ 。＋，ｆ ） ｆ ２ Ｒ （）
ＣＳ ｎ） ＋ｍ ） Ｏ（ Ｏ ｔ ｏ ｔ＋ｍ ６＋妒 ） 妒 （） ３
６
在仿 真实验 中 ， ， ａ ｂ∈ １ ２ ｃ ０ ， ０ ４ ［ ，盯］ 心跳频率 １～ ．７Ｈ ， ０２ ， １６ ｚ 呼吸频率 ０ ３ ０ ８Ｈ ， ．３～ ． ｚ探 测器工作波长为 ５ｃ ｍ。
ｒ ｔ ＝ａ ｉ（ ｔ （） ｓ ）＋ｂｉ（ ６＋ ６ ｎ ｓ ｎ ） （） ６
式 中 ： ， 分 别 表 示 心 跳 简 谐 振 动 的 幅 度 、 率 ； ， 分 ａｏ ｋ 频 ６∞
别 为呼吸简谐振 动 的幅度 、 频率 ； 是 呼吸相对 于心 跳的 相位 ， ［ ，耵］ 在 ０ ２ 上均匀分布 。将式 （ ） ６ 代人式 （ ） ５ 可得
人体 正常时 ， 达接 收到 的 回波包 含 呼吸和 心跳 信号 ， 雷 回
波 中 除 了 呼 吸 、 跳 的 基 波 和 各 次 谐 波 外 ， 有 许 多 交 叉 心 还
频率分量 。呼吸幅度大约为 ０ ２～１５ａ ． ． ｍ。
米 收 稿 １期 ：０ ０— １ ０ ３ ２１ ０ — ２ 基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（０ ６ Ａ １ Ｂ ４ 。 国 ２０ Ｂ Ｃ ３ ０ ）
３ １ 发 送 与 接 收 时域 仿真 ．
接收信号波形如 图 １所示 ， 发送信 号与接收信号 时域
式 中 。为 中传 播 损 耗 。 将 以 上 公 式 代 人 化 简 可 得
３ 信 号仿 真 分 析
ｓ（ ： ＇ （ ｒ） …￡ Ａｏ ）￡＋ ） ｃ ｓ （
， ｒ 式 中 ： ， 回 波 幅 度 ； 为 工 作 波 长 ； ：下 ｒ Ａ为 Ａ ４ Ｒｏ
（ ５ ）
呼吸 和心 跳 是 检 测 生命 体 征 信 号 的 重 要 指 标 ， 常 人 正
＋ ， 为
脉搏 为 ６ ０～１ｏ次／ ｎ 呼 吸均 匀 时 为 １ ０ ｍｉ， ６—２ ／ ｉ。 当 ０次 ｍｎ
常数 ， 由呼吸和心跳 引起的微 动主要 体现 在相位 中。根据
人 体 呼 吸 和 心 跳 的特 点 ， 以 将 其 近 似 为 简 谐 振 动 ， 以 可 可
表 示 为
微 动 的 多 普 勒 调 制 ， 而 通 过 接 收 到 的携 带 有 人 体 生命 迹 从 象 的反 射 回波 来 达 到 探 测 目的 ， 回 波 进 行 有 关 的信 号 处 对 理 ， 取有 用 的 生命 特 征 信 息 。 提 文章 编 号 ：０６— ７ ７ ２ １ ）３— １９— ３ １０ ０ ０ （０ ０ ０ ０ ０ ０
１ 信 号 模 型 建 立
雷 达 发 射 单 频 连 续 信 号 可 以表 示 为
Ｓ （） ＝Ａ ｏ（ ｔ …ｄ ｔ ｃｓ ｏ 测 器 的距 离 表 示 为
Ｒ ＝Ｒ （） ＋ｒ ｔ （） （） ２
Ｓ Ａｏ ｓ ｏ） ｎ ＝＇（ ｉ ） ＋ （ ｃ ａ （ｔ ｓ ｎａ
０ ） （） １
） ）
（） ７
由于 相 位 中含 有 正 弦 表 达 式 ， 便 于 分 析 ， 以运 用 为 可 贝 塞 尔 函 数
一
式 中： 。为发 射 角 频 率 ； 为 初 相 位 ； 振 幅 。 目标 到 探 。 Ａ为
∑ Ｊ（）
（） ８
所 以 回波 信 号 可 以 表 示 为
ｍ
∑
＝ －
Ｊ ｎ （ ｅ ） 争） （ ， …
）
（０ １）
２ 回 波信 号 分 析
假设墙 体为均匀介质 ， 厚度 为 ｄ 介 电常数 为 ｓ 电磁 波 ， ，
穿 墙 引 起 的 损 耗 为 ， 时 为 。 延 雷 达 收 到 目标 回波 为
ｓ（ ）＝ ０ Ａ Ｃ Ｓ ｃ （ —ｔ（ ） ０一 ） （ ） ， ｔ Ｏ （ ｏ ｆ ｄ ｔ ）＋ ４