一种超宽带多普勒雷达生命探测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113281740A(43)申请公布日2021.08.20(21)申请号202110568198.3(22)申请日2021.05.25(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人杨红权(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人徐美琳(51)Int.Cl.G01S13/88(2006.01)G01S13/89(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种超宽带多普勒雷达生命探测系统(57)摘要本发明公开了一种超宽带多普勒雷达生命探测系统，属于雷达技术领域。包括发射模块、接收模块以及数据处理模块；发射模块与接收模块保持信号同步；发射模块用于发射电磁射频信号，电磁射频信号经过被测生命电磁信息的调制后形成回波信号，接收模块用于完成接收信号的预处理，数据处理模块用于对预处理后的接收信号进行数据分析，采用基于随机共振的微弱信号检测模式来实现信号的谱分析和提取，以此实现对微弱生命电磁信息的探测和捕捉。对于接收的微弱生理特征信号采用二次采样和参数补偿的双稳随机共振检测模式，利用双稳随机共振对不同频率分量的增益特性的不同来实现频谱迁移和待测信号的增强处理。CN113281740ACN113281740A权利要求书1/2页1.一种超宽带多普勒雷达生命探测系统，其特征在于，包括发射模块、接收模块以及数据处理模块；所述发射模块与接收模块保持信号同步；所述发射模块用于发射电磁射频信号，所述电磁射频信号经过被测生命电磁信息的调制后形成回波信号，所述接收模块用于完成接收回波信号的预处理，所述数据处理模块用于对预处理后的接收信号进行数据分析，采用基于随机共振的微弱信号检测模式来实现信号的谱分析和提取，以此实现对微弱生命电磁信息的探测和捕捉。2.如权利要求1所述的超宽带多普勒雷达生命探测系统，其特征在于，所述发射模块包括第一信号源、函数发生器、信号调理电路、第一衰减器、晶振、第一低通滤波器、第二衰减器、第一混频器、第一放大器及发射天线，所述第一信号源用于产生原始发射信号；所述函数发生器用于实现原始发射信号与函数信号合成生成所期望类型的信号；所述信号调理电路用于实现信号的调理和整形；所述第一衰减器实现信号的衰减；所述晶振用于产生固定频率的信号；所述第一低通滤波器、第二衰减器依次实现信号的滤波和衰减；所述混频器用于实现经过第一衰减器的信号与经过第二衰减器的信号的混频，以产生电磁射频信号；所述第一放大器用于实现高频信号的放大；所述高频发射天线用于将第一放大器输出的电磁射频信号辐射出去。3.如权利要求1所述的超宽带多普勒雷达生命探测系统，其特征在于，所述接收模块包括接收天线、第二放大器、第一功分器、第二信号源、第二功分器、第二混频器、第三混频器、第二低通滤波、第一放大电路、第三低通滤波器、第二放大电路；所述接收天线用于接收回波信号；所述第二放大器实现接收回波信号的放大；所述第一功分器用于实现接收回波信号的功率分配，分解为第一通道和第二通道；所述第二功分器用于将第二信号源产生的信号分解成两路正交的信号，分别为I通道和Q通道；所述第二混频器用于第一通道和I通道的混频以生成降频的I通道信号；所述第三混频器用于第二通道和Q通道的混频以生成降频的Q通道信号；所述第二低通滤波器用于实现降频的I通道信号的低通滤波；所述第一放大电路实现降频的I通道信号的放大；所述第三低通滤波器实现降频的Q通道信号的低通滤波；所述第二放大电路实现降频的Q通道信号的放大。4.如权利要求1所述的超宽带多普勒雷达生命探测系统，其特征在于，所述数据处理模块包括求和运算单元、积分运算单元、立方运算单元、第一增益单元、第二增益单元、参数调节控制单元、自适应处理模块，接收模块的两路正交信号经过合成以后形成输入信号，一路输出信号经过第一增益单元，一路输出信号经过立方运算单元后再经过第二增益单元，两路输出信号再与输入信号经过求和运算单元和积分运算单元后输出输出信号，自适应处理模块根据所探测到的输出信号对参数调节控制单元所控制的第一增益单元和第二增益单元的增益参数进行调整，使得输出信号的信噪比最大，提取出此时的信号频率，从而获取被测生命的特征信息。5.如权利要求1所述的超宽带多普勒雷达生命探测系统，其特征在于，数据处理模块用莱格文方程描述：其中f(BI(t),BQ(t))为降频的I通道信号和降频的Q通道信号的合成信号，Γ(t)为高斯2CN113281740A权利要求书2/2页白噪声，y(t)为系统输出，a和b分别为第一增益单元和第二增益单元的增益参数。6.如权利要求5所述的超宽带多普勒雷达生命探测系统，其特征在于，第一增益单元和