[发明专利]一种可远程监测人体生命体征的无人机装置

权利要求书

1.一种可远程监测人体生命体征的无人机装置，其特征在于：包括无人机探测装置和地面智能终端；将超宽带雷达装置挂载在无人机下方，设有发射天线和接收天线，所述发射天线和接收天线的方向垂直向下，面向废墟方向；所述无人机上设有机载电脑，可根据雷达天线信号判断有无人体生命存在；所述无人机探测装置将机载电脑的判断结果发送至地面智能终端；所述地面智能终端具有终端界面，终端界面上的地图可显示出无人机所在的位置，并可在终端界面选择无人机探测装置搜救的区域范围，控制无人机探测装置在选定的区域内往复飞行；所述地面智能终端设有警示灯，雷达天线信号判断出有人体生命时，所述警示灯出现红色闪烁，且发出报警声。

2.根据权利要求1所述的可远程监测人体生命体征的无人机装置，其特征在于：当无人机挂载的超宽带雷达装置产生的超宽带脉冲信号入射到人体表面的时候，一部分被人体吸收，其余的被人体表面反射，由于人体胸腔和腹部的周期性运动，与超宽带雷达装置天线之间的距离也会发生相应的周期性变化，在接收天线接收的反射回波中包含了是否具有人体生命体征的信号。

3.根据权利要求2所述的可远程监测人体生命体征的无人机装置，其特征在于：将接收天线接收的超宽带回波信号通过可调延时，进行取样积分，滤除杂波干扰，再通过放大滤波、A/D转换，解调出是否具有人体生命体征的信号，若存在人体生命体征，则通过无人机的数据链将报警结果发送到地面智能终端上，为地面搜救人员提供救援信息；信号的分析处理整个过程在无人机的机载电脑上实时完成；相应地，程序自动引导无人机原地尽可能降低飞行高度，贴近废墟表面，通过机载电脑计算得到心率和呼吸率的估计值，为搜救人员提供参考信息。

4.根据权利要求1所述的可远程监测人体生命体征的无人机装置，其特征在于：人体生命体征的信号包括呼吸信息和心跳信息。

5.根据权利要求1所述的可远程监测人体生命体征的无人机装置，其特征在于：假设人体心跳造成的胸腔微动距离以β(t)表示，其微动的频率，即心率为f，微动的最大幅度为a，则：

β(t)＝a·sin2πft

天线与人体腹部的距离变为：

d(t)＝β(t)+d₀＝a·sin2πft+d₀

则接收的超宽带脉冲信号的延时为：

其中，v是超宽带脉冲信号在废墟中的传播速度；从上述公式看出，人体胸腔的微动造成了延时的周期性变化，且变化频率和心率是同步的；同理，人体腹部的微动变化频率和呼吸率也是同步的。

6.根据权利要求5所述的可远程监测人体生命体征的无人机装置，其特征在于：在实际环境中，往往存在许多杂波干扰，需要进行取样积分，滤除杂波干扰，重现出淹没在强噪声中的重复性微弱人体体征信号；采用多次累加的取样积分方式，将超宽带回波信号作多次相关重复累积，多次累积后由于混杂的噪声信号无相关性，其积累效果差，因此通过相关取样积分，可将回波信号中的有效的人体生命体征信号从混杂有噪声的超宽带回波信号中提取出来。

7.根据权利要求6所述的可远程监测人体生命体征的无人机装置，其特征在于：

对于心跳信号和呼吸信号，在取样积分后再变换分析域，采用快速傅里叶变换，在频谱中对微弱的心跳和呼吸时域信号进行分析；然后，按照呼吸、心跳可能出现的频率带在频谱中分别对心跳和呼吸时域信号通过加窗函数，进行带通滤波，分别获得心跳信号和呼吸信号的频谱图，频谱图中两个最高峰值点的值分别为心率和呼吸率；由此可以通过心率和呼吸率估计值来判断废墟下人体的健康状态及排除动物的干扰。