[发明专利]基于UWB生物雷达的人体目标与周围环境结构兼容探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及属于生物雷达或雷达式生命探测技术领域，特别涉及一种基于UWB搜救生物雷达的人体目标与周围环境结构兼容探测方法。

背景技术

生物雷达是一种用于生命体目标探测和识别的特殊形式雷达，是国际科技界公认的新兴前沿技术。该技术主要以人体为探测目标，以雷达发射的电磁波为载体，能穿透废墟、墙壁等障碍，检测到人体目标的运动，或呼吸、心跳等生命体征引起的体表微动，进而判断有无目标的存在。生物雷达具有非接触、穿透力强、能精确定位的特点，在生物医学、国家安全、应急救援等领域具有广泛的应用前景。

生物雷达主要采用窄带连续波（Continuous Wave,CW）和超宽谱（Ultra Wideband,UWB）两种体制的雷达技术。其中，UWB生物雷达具有较强的穿透能力、良好的近场性能和目标识别能力，已成为目前生物雷达技术的研究热点。相关研究按其应用领域不同大致可分为三类：以临床应用为目的的生命参数的非接触检测和成像技术，用于军事、反恐等的穿墙探测雷达技术，以及用于应急救援的搜救生物雷达技术。特别是搜救生物雷达技术，可用于地震、爆炸、塌方等灾害发生后快速搜寻压埋在废墟里的幸存人员，能产生重大的经济效益和社会影响。

现有的搜救生物雷达技术主要针对生命体目标的探测和识别，而对于目标周围环境进行结构探测的研究尚未见报道。在地震等灾难发生后的应急救援中，搜救生物雷达如果可以在探测人体目标的同时，获取人体目标周围废墟的结构信息，便可以帮助救援人员制定最优的救援计划，避免救援过程中由于不合理操作导致对压埋者的二次伤害，从而在最短时间内、更有效、更安全地对幸存人员进行救援。

发明内容

本发明旨在提供一种能兼容生命体目标和周围环境结构探测的搜救生物雷达技术。该技术基于性能良好的冲激脉冲UWB雷达，既能通过对人体呼吸运动的检测实现人体目标的探测，又能通过结构探测算法获取废墟的粗略结构信息，从而在一定程度上帮助救援人员优化救援计划，提高救援效率。

本发明的技术方案如下：

一种基于UWB生物雷达的人体目标与周围环境结构兼容探测方法，包括以下步骤：

A预处理步骤：

A1零点校正

自动识别一道回波信号中的最大值，即直达波的尖峰；然后向回波起始延时寻找幅值为零的点，其位置即为时间零点的位置；后续处理将不考虑时间零点前的无意义数据，从而达到了时间零点校正的目的；这一过程可表示为：

r₁(t,τ)=r(t,τ),τ≥τ₀   （3）

式中τ₀表示时间零点，即直达波的位置,r₁(t,τ)为零点校正后的UWB生物雷达回波;

A2距离积累

距离积累步骤用下式表示：

r2(t,τ)=1W∫0Wr1(t,τ-υ)dυ---(4)]]>

式中W为积累所采用的矩形窗的长度。该长度与UWB雷达发射脉冲的宽度密切相关，而且其选择应兼顾人体目标和结构探测的要求。r₂(t,τ)为距离积累后的UWB生物雷达回波;

A3时间平均

时间平均步骤表示为：